يشبه ما يحدث في الحياة اليومية، كالمشي على سجادة بالأحذية
نجح فريق بحثي أوروبي من جامعة هامبورج التقنية (TUHH) ومركز الإلكترون الألماني (DESY) في ابتكار طريقة جديدة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء، من خلال استخدام الماء المحصور داخل مسام نانوية من السيليكون كوسط نشط لتوليد الطاقة.
وبحسب الدراسة المنشورة في دورية Nano Energy، تمكن العلماء من جامعة “سليسيا” في بولندا، وجامعة “فيرارا” في إيطاليا، ومركز “CIC energiGUNE” الإسباني، وجامعة “ريجا” التقنية في لاتفيا، من إثبات أن عملية إدخال الماء وطرده بشكل دوري داخل مسام سيليكونية كارهة للماء تؤدي إلى توليد طاقة كهربائية قابلة للقياس.
ويعتمد النظام المبتكر، المعروف باسم مولد النانو الكهربائي الاحتكاكي عبر الانغماس والطرد (IE-TENG)، على الضغط لإجبار الماء على الدخول والخروج من المسام النانوية، حيث تتولد الشحنات الكهربائية عند الواجهة الفاصلة بين المادة الصلبة والسائل.
يشبه ما يحدث في الحياة اليومية
ويشرح العلماء أن هذا النوع من الكهرباء الاحتكاكية يشبه ما يحدث في الحياة اليومية، كالمشي على سجادة من الـPVC بالأحذية، حيث تنتقل الإلكترونات من جسم إلى آخر لتتراكم شحنة تُفرغ فجأة عند ملامسة جسم ثالث مثل مقبض الباب، مسببة صدمة كهربائية صغيرة.
وحققت التقنية كفاءة تحويل للطاقة تصل إلى 9%، وهي من أعلى القيم المسجلة في المولدات النانوية الصلبة–السائلة.
ويقول البروفيسور باتريك هوبر، المتحدث باسم مجموعة “BlueMat – Water-Driven Materials” في جامعة هامبورج التقنية: “حتى الماء النقي، عند احتباسه في نطاق النانومتر، يمكنه تمكين تحويل فعّال للطاقة.”
وأضاف الدكتور لويس بارتولومي من مركز“CIC energiGUNE”، “إن الجمع بين السيليكون النانوي والماء يتيح مصدراً فعالاً وقابلاً للتكرار للطاقة، دون الحاجة إلى مواد نادرة، باستخدام أكثر العناصر وفرة على الأرض: السيليكون والماء.”
السر في التصميم
وأوضح الدكتور مانويل برينكر من جامعة هامبورج التقنية، أن السر في التصميم يتمثل في تطوير هياكل سيليكونية دقيقة تجمع بين الناقلية الكهربائية والمسامية والنفور من الماء، مما يسمح بالتحكم في حركة الماء داخل المسام واستقرار عملية التحويل الطاقي على المدى الطويل.
وتفتح هذه التكنولوجيا آفاقاً جديدة لتطوير أنظمة استشعار ذاتية التشغيل وخالية من الصيانة، مثل أجهزة كشف الماء، أو ملابس رياضية وصحية ذكية، أو روبوتات حسية قادرة على توليد الإشارات الكهربائية من خلال اللمس أو الحركة.
ويؤكد الباحثان سيموني ميلوني وياروسلاف جروسو أن “المواد المحركة بالماء تمثل بداية جيل جديد من التقنيات المستدامة ذاتية التشغيل.”
