نوعی وسیله الکترونیکی شبیه به ساعت مچی که انرژی آزاد شده حاصل از تغییر شکل مکانیکی مواد را مهار می‌سازد
انسان اغلب از منابع غیر معمول الهام می‌گیرد. نسلون سپولودا با نگاه کردن به بیرون از پنجره، به ایده بزرگی در زمینه منبع جدیدی از انرژی دست یافت. سپولودا مهندس دانشگاه ایالتی میشیگان در شرق لنسینگ است که در خصوص موادی مطالعه میکند که جهت ساخت ادوات الکترونیکی بسیار کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها نیاز به منبع تغذیه یا همان نیروی الکتریکی دارند. اما او تمایل نداشت آنها را بوسیله باتری به کار اندازد به این دلیل که باتریها عموماً حجیم بوده و مستهلک می‌شوند.
سپولودا در سال 2012 متوجه شد که چنین منبع انرژی نزدیکتر از آنچه فکر می‌کرد است. او در حال بحث و تبادل نظر در خصوص تحقیق خود با گروهی از دانشمندان بود. در طول جلسه به بیرون از پنجره نگاهی انداخت در همان وقت دانشجویی در حالی که هدفون به گوش داشت در حال دویدن بود. دستها و پاهای او به جلو و عقب حرکت می‌کردند.
ناگهان جرقه‌ای در ذهن سپولودا شکل گرفت: «انرژی فراوانی در این حرکت وجود دارد که مورد استفاده قرار نمی‌گیرد».
او به دنبال انرژی مکانیکی بود، نوعی از انرژی که با حرکت همراه است. این نوع انرژی در هر دونده یا عابر پیاده به مقدار فراوان وجود دارد. بدین وسیله این مهندس منبع انرژی فراوان و قابل تجدیدی را در ذهن خود متصور شد. اما نخست او نیاز داشت که راه‌هایی جهت بهره‌برداری از این انرژی بیابد.
در دسامبر سال 2016 تیم تحقیقاتی او صفحه کلیدی را معرفی کردند که با فشرده یا کشیده شدن، یک جریان الکتریکی تولید میکند. این صفحه کلید همچنین می‌تواند مقادیر کم انرژی را از حرکت و ضربه‌ی حاصله به هر کلید بدست آورد. چنانچه موادی که او مورد استفاده قرار می‌داد می‌توانستند در یک صفحه نمایش بر روی تلفن هوشمند تنظیم شوند، هرگونه ضربه بر روی آن می‌توانست به روشن شدن تلفن کمک کند. یک صفحه نمایش کامپیوتری قابل انعطاف هنگامی که تاخورده و بر روی کفش قرار داده شود، می‌تواند با حرکت و پیاده روی فرد شارژ شود.
سپولودا در سال 2012 متوجه شد که چنین منبع انرژی نزدیکتر از آنچه فکر می‌کرد است. او در حال بحث و تبادل نظر در خصوص تحقیق خود با گروهی از دانشمندان بود. در طول جلسه به بیرون از پنجره نگاهی انداخت در همان وقت دانشجویی در حالی که هدفون به گوش داشت در حال دویدن بود. دستها و پاهای او به جلو و عقب حرکت می‌کردند.
ناگهان جرقه‌ای در ذهن سپولودا شکل گرفت: «انرژی فراوانی در این حرکت وجود دارد که مورد استفاده قرار نمی‌گیرد».
او به دنبال انرژی مکانیکی بود، نوعی از انرژی که با حرکت همراه است. این نوع انرژی در هر دونده یا عابر پیاده به مقدار فراوان وجود دارد. بدین وسیله این مهندس منبع انرژی فراوان و قابل تجدیدی را در ذهن خود متصور شد. اما نخست او نیاز داشت که راه‌هایی جهت بهره‌برداری از این انرژی بیابد.
در دسامبر سال 2016 تیم تحقیقاتی او صفحه کلیدی را معرفی کردند که با فشرده یا کشیده شدن، یک جریان الکتریکی تولید میکند. این صفحه کلید همچنین می‌تواند مقادیر کم انرژی را از حرکت و ضربه‌ی حاصله به هر کلید بدست آورد. چنانچه موادی که او مورد استفاده قرار می‌داد می‌توانستند در یک صفحه نمایش بر روی تلفن هوشمند تنظیم شوند، هرگونه ضربه بر روی آن می‌توانست به روشن شدن تلفن کمک کند. یک صفحه نمایش کامپیوتری قابل انعطاف هنگامی که تاخورده و بر روی کفش قرار داده شود، می‌تواند با حرکت و پیاده روی فرد شارژ شود.
پژوهشگران جهت بدست آوردن انرژی از فعالیتهای روزانه ما، در حال کشف راه‌هایی به مراتب خلاقانه‌تر هستند. بعضی موفق به ساخت وسایلی شده‌اند که می‌توانند در کفش، لباس و سایر اقلام پوشیدنی قرار داده شوند. بعضی دیگر راه‌هایی جهت بدست آوردن انرژی از پدیده‌هایی مانند بارش باران، تبخیر آب یا چرخش چرخ‌های یک اتومبیل پیدا کرده‌اند. و اما در 20 ژوئیه 2018 پژوهشگران دانشگاهی در پنسینوانیا و یوتا از نوعی وسیله پرده برداری کردند که می‌توان آن را مانند ساعت پوشید و از آن انرژی بدست آورد. این وسیله به هنگام پوشیده شدن یا قرار گرفتن بر روی بدن با انجام پیاده روی یا دویدن می‌تواند نیروی کافی جهت به کار انداختن یک وسیله الکترونیکی کوچک را فراهم سازد. به طوریکه می‌تواند انرژی مورد نیاز وسیله‌ای جهت کنترل سلامت فرد را تأمین سازد.
به گفته‌ی ژیانگ فَن مهندس مکانیک از دانشگاهی در چین هرگونه حرکت و فعالیت، منبعی بالقوه از انرژی محسوب می‌شود. او به ساخت نوعی پارچه یا بافت که می‌تواند مقداری از این انرژی به هدر رفته را بدست آورد کمک نمود. رشته‌های مخصوص درون آن الکتریسیته را انتقال می‌دهند. پیراهن‌های تولید شده از چنین ماده‌ای می‌توانند از فعالیت طبیعی فرد برق تولید کنند.
به گفته‌ی فن: «شما هر روز بدن خود را حرکت می‌دهید». بنابراین هیچ محدودیتی در میزان انرژی مکانیکی قابل دسترس وجود ندارد. او اذعان می‌دارد که بخش مشکل کار نحوه استفاده از این انرژی در وسایل الکترونیکی است.
به گفته‌ی ژیانگ فَن مهندس مکانیک از دانشگاهی در چین هرگونه حرکت و فعالیت، منبعی بالقوه از انرژی محسوب می‌شود. او به ساخت نوعی پارچه یا بافت که می‌تواند مقداری از این انرژی به هدر رفته را بدست آورد کمک نمود. رشته‌های مخصوص درون آن الکتریسیته را انتقال می‌دهند. پیراهن‌های تولید شده از چنین ماده‌ای می‌توانند از فعالیت طبیعی فرد برق تولید کنند.
به گفته‌ی فن: «شما هر روز بدن خود را حرکت می‌دهید». بنابراین هیچ محدودیتی در میزان انرژی مکانیکی قابل دسترس وجود ندارد. او اذعان می‌دارد که بخش مشکل کار نحوه استفاده از این انرژی در وسایل الکترونیکی است.
شیوه بدست آوردن الکتریسیته
در واقع چالش پیش روی پژوهشگرانی مانند فن و سپولودا نحوه انتقال یا تغییر این انرژی به فرمی است که دستگاه‌های الکترونیکی بتوانند آن را تشخیص داده و از آن استفاده کنند.
بدن انرژی مکانیکی را ذخیره و از آن استفاده می‌کندبدن انرژی مکانیکی را ذخیره و از آن استفاده میکند. دستگاه‌ها از فرم متفاوتی از انرژی یعنی الکتریسیته استفاده می‌کنند. آیا می‌دانید چگونه بایستی یکی از این انرژی‌ها را به دیگری تبدیل ساخت؟
یکی از مثالهایی که می‌توان در پاسخ به این سئوال داد، روز خشک زمستانی است. با یک ژاکت سنگین به اطراف راه رفته و یا پای خود را بر روی قالیچه‌ای پشمی بکشید. اکنون دستگیره فلزی در را لمس کنید. به شما شوک وارد می‌شود، آیا می‌دانید چرا؟ هنگامی که هوا خشک است، ذراتی تحت عنوان الکترون در بدن شما تشکیل می‌شوند. (هوای مرطوب به آنها اجازه فرار به اطراف شما را داده در حالی که هوای خشک اینطور نیست). الکترونها دارای بار الکتریکی منفی هستند. هنگامی که شما دستگیره در را لمس می‌کنید، تمام آن بارهای منفی از دست شما به روی فلز انتقال می‌یابند. شما این انتقال را همانند وارد آمدن یک شوک الکتریکی احساس می‌کنید. در صورت تاریک بودن اتاق آن را مانند یک فلش نور کوچک مشاهده خواهید کرد.
موادی که بوسیله مالش برق تولید می‌کنند با برخورد با یکدیگر و ایجاد اصطکاک الکترون جمع کرده و با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند که به آن تریبوالکتریک گوینداین اثر را الکتریسیته ساکن می‌نامند. بسیاری از مواد هنگامی که در برابر جسمی دیگر مالش داده می‌شوند، بار الکتریکی تولید می‌کنند. همانطور که اتم‌های موجود در ماده الکترون جذب و رها می‌سازند انرژی تولید می‌شود. موادی که بوسیله مالش برق تولید می‌کنند با برخورد با یکدیگر و ایجاد اصطکاک الکترون جمع کرده و با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند که به آن تریبوالکتریک گویند. حرکت الکترونها تولید برق یا الکتریسته می‌نماید. و ادوات الکترونیکی ما تنها زمانی کار می‌کنند که دارای جریان ثابتی از الکترون باشند. به طور طبیعی این کار توسط یک سیم برق متصل به پریز یا یک باتری انجام می‌شود. اما پریزهای برق قابل حمل نبوده و باتریها نیاز به جایگزینی یا شارژ مجدد دارند.
وسایل الکترونیکی در حال تغییر بوده به طوری که اندازه بسیاری از آنها کوچک شده و برخی حتی می‌توانند درون بدن کار گذاشته شده تا به حفظ سلامتی فرد کمک کنند. برخی دیگر می‌توانند شرایط محیطی، محصولات کشاورزی یا مناطق دچار فاجعه را مورد بررسی قرار دهند. دستگاه‌های الکترونیکی جدید با قابلیت انعطاف پذیری صفحه نمایش‌های شبیه به کاغذ و پوست الکترونیکی را شامل می‌شوند. برای چنین مصارفی شاید بهتر باشد به دنبال راه بهتری جهت تأمین نیروی آنها غیر از اتصال به پریز برق یا وارد نمودن باتری در آنها باشیم.
در سال 2006 زونگ لین وانگ مهندس برق از مؤسسه فناوری جورجیا و تیمش نانوژنراتوری معرفی نمودند که از سیمهای پیزوالکتریک استفاده می‌نمود. (نانو به معنای بسیار کوچک است و ژنراتور دستگاهی است که جریان الکتریکی تولید میکند). چنین موادی به هنگام خم و یا کشیده شدن، جرقه ایجاد می‌کنند. این سیمها به هنگام خم شدن مقدار کافی جریان الکتریکی جهت به کار انداختن وسایل کوچک تولید می‌کنند. اما مواد پیزوالکتریک می‌توانند شکننده باشند.
بدن انرژی مکانیکی را ذخیره و از آن استفاده می‌کندبدن انرژی مکانیکی را ذخیره و از آن استفاده میکند. دستگاه‌ها از فرم متفاوتی از انرژی یعنی الکتریسیته استفاده می‌کنند. آیا می‌دانید چگونه بایستی یکی از این انرژی‌ها را به دیگری تبدیل ساخت؟
یکی از مثالهایی که می‌توان در پاسخ به این سئوال داد، روز خشک زمستانی است. با یک ژاکت سنگین به اطراف راه رفته و یا پای خود را بر روی قالیچه‌ای پشمی بکشید. اکنون دستگیره فلزی در را لمس کنید. به شما شوک وارد می‌شود، آیا می‌دانید چرا؟ هنگامی که هوا خشک است، ذراتی تحت عنوان الکترون در بدن شما تشکیل می‌شوند. (هوای مرطوب به آنها اجازه فرار به اطراف شما را داده در حالی که هوای خشک اینطور نیست). الکترونها دارای بار الکتریکی منفی هستند. هنگامی که شما دستگیره در را لمس می‌کنید، تمام آن بارهای منفی از دست شما به روی فلز انتقال می‌یابند. شما این انتقال را همانند وارد آمدن یک شوک الکتریکی احساس می‌کنید. در صورت تاریک بودن اتاق آن را مانند یک فلش نور کوچک مشاهده خواهید کرد.
موادی که بوسیله مالش برق تولید می‌کنند با برخورد با یکدیگر و ایجاد اصطکاک الکترون جمع کرده و با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند که به آن تریبوالکتریک گوینداین اثر را الکتریسیته ساکن می‌نامند. بسیاری از مواد هنگامی که در برابر جسمی دیگر مالش داده می‌شوند، بار الکتریکی تولید می‌کنند. همانطور که اتم‌های موجود در ماده الکترون جذب و رها می‌سازند انرژی تولید می‌شود. موادی که بوسیله مالش برق تولید می‌کنند با برخورد با یکدیگر و ایجاد اصطکاک الکترون جمع کرده و با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند که به آن تریبوالکتریک گویند. حرکت الکترونها تولید برق یا الکتریسته می‌نماید. و ادوات الکترونیکی ما تنها زمانی کار می‌کنند که دارای جریان ثابتی از الکترون باشند. به طور طبیعی این کار توسط یک سیم برق متصل به پریز یا یک باتری انجام می‌شود. اما پریزهای برق قابل حمل نبوده و باتریها نیاز به جایگزینی یا شارژ مجدد دارند.
وسایل الکترونیکی در حال تغییر بوده به طوری که اندازه بسیاری از آنها کوچک شده و برخی حتی می‌توانند درون بدن کار گذاشته شده تا به حفظ سلامتی فرد کمک کنند. برخی دیگر می‌توانند شرایط محیطی، محصولات کشاورزی یا مناطق دچار فاجعه را مورد بررسی قرار دهند. دستگاه‌های الکترونیکی جدید با قابلیت انعطاف پذیری صفحه نمایش‌های شبیه به کاغذ و پوست الکترونیکی را شامل می‌شوند. برای چنین مصارفی شاید بهتر باشد به دنبال راه بهتری جهت تأمین نیروی آنها غیر از اتصال به پریز برق یا وارد نمودن باتری در آنها باشیم.
در سال 2006 زونگ لین وانگ مهندس برق از مؤسسه فناوری جورجیا و تیمش نانوژنراتوری معرفی نمودند که از سیمهای پیزوالکتریک استفاده می‌نمود. (نانو به معنای بسیار کوچک است و ژنراتور دستگاهی است که جریان الکتریکی تولید میکند). چنین موادی به هنگام خم و یا کشیده شدن، جرقه ایجاد می‌کنند. این سیمها به هنگام خم شدن مقدار کافی جریان الکتریکی جهت به کار انداختن وسایل کوچک تولید می‌کنند. اما مواد پیزوالکتریک می‌توانند شکننده باشند.
.jpg "به کار انداختن وسایل الکترونیکی به روشی نوین")
پارچه‌ای که از حرکت بدن انسان انرژی بدست می‌آورد
آزمایشگاه وانگ در سال 2012 نوعی ژنراتور انعطاف پذیر را معرفی نمود که به جای سیمهای پیزوالکتریک از مواد تریبوالکتریک استفاده می‌نمود. به گونه‌ای که می‌توانید آن را همانند یک کارخانه بسیار کوچک الکتریسیته ساکن تصور کنید. وانگ آن را نانوژنراتور تریبوالکتریک نامید.
این ژنراتور شبیه به ساندویچی است که صفحات فلزی نان آن را تشکیل داده و دو قطعه تریبوالکتریک گوشت درون آن را تشکیل می‌دهند. با خم و راست شدن ژنراتور، مواد تریبوالکتریک روی یکدیگر مالش داده می‌شوند. این امر موجب تشکیل الکترونهایی در یک طرف می‌شود. آنگاه آن الکترونها به منظور تولید جریان الکتریکی از میان فلز عبور می‌کنند.
____________________
منبع: sciencenewsforstudents
این ژنراتور شبیه به ساندویچی است که صفحات فلزی نان آن را تشکیل داده و دو قطعه تریبوالکتریک گوشت درون آن را تشکیل می‌دهند. با خم و راست شدن ژنراتور، مواد تریبوالکتریک روی یکدیگر مالش داده می‌شوند. این امر موجب تشکیل الکترونهایی در یک طرف می‌شود. آنگاه آن الکترونها به منظور تولید جریان الکتریکی از میان فلز عبور می‌کنند.
____________________
منبع: sciencenewsforstudents
