بهره برداری از گرمای بدن انسان برای تأمین انرژی ابزار‌های الکترونیکی

برخلاف گوشی‌های هوشمند که گویا در حال طی مرحله‌ی غول آسا شدن پس از کوچک شدن هستند، ابزارهای پوشیدنی هنوز در حال کوچک تر و نازک تر شدن هستند که این خود نیازمند فناوری‌های پیشرفته‌ای است که بتوانند نیاز‌های کاربران زا به نحو احسنت پاسخگو باشند. یکی از مشکلات همیشگی این ابزارها به دلیل حجم و وزن پایینی که لازمه‌ی آنها است، مشکل در تأمین انرژی کافی به وسیله‌ی باتری است.

پیش از این نیز تلاش‌های زیادی برای استفاده از مواد پیزوالکتریک یا انرژی خورشیدی در این ابزارها شده بود که هر یک مزایا و معایب خود را داشتند. برای مثال انرژی خورشیدی محدود به حضور خورشید است و پیزوالکتریک‌ها هم – که نیازمند خم‌کردن یا فشردن ابزار الکترونیکی برای تولید انرژی هستند- قدری مسخره به نظر می‌آیند! اما این فناوری می‌تواند با استفاده از گرمای اتلافی بدن که تا زمانی که زنده اید! – در 24 ساعت شبانه روز و 7 روز هفته- ، انرژی ابزار‌های الکترونیکی را تأمین کند.

مولدهای گرما-الکتریکی پیش از این نیز با استفاده از مواد آلی یا غیر آلی ساخته شده بودند که مورد اخیر انعطاف‌پذیری را هم در خود داشت؛ در حالیکه بازدهی بالایی نداشت و مورد نخست نیز با وجود بازدهی بالا سنگین و سخت بود. ویژگی مولد ساخته شده توسط موسسه‌ی KAIST این است که هر دو ویژگی انعطاف و بازدهی بالا را با هم ادغام کرده و ابزاری کاملاً کاربردی را تولید کرده اند. این ابزار با کنار هم قرار‌دادن خمیرهای نوع n و نوع p و همراه کردن آن‌ها در پارچه‌های منعطف شیشه‌ای ساخته شده است. این مواد خمیری با نفوذ از طریق منافذ موجود و شکل‌دادن هزاران نقطه‌ی میکروسکوپی برآمدگی نوع n و p که در کنار هم قرار گفته اند، در نهایت یک ماده‌ی گرما-الکتریکی عالی را شکل داده‌اند.

مزیت اصلی این طراحی این است که دیگر نیازی به پوشش‌های ضخیم جهت محافظ در لایه‌ی خارجی ندارد. در طراحی‌های پیشین همین پوشش‌ها بودند که موجب سنگینی، حجیم‌بودن و بازدهی پایین مولد‌ها می‌شدند که با استفاده از پارچه‌های شیشه‌ای بدون فداکردن ضخامت، بازدهی ابزار نیز بهبود یافت.

به گفته‌ی پژوهشگران ساخت پوششی از این جنس با مساحت 10 در 10 سانتی متر، تنها 13 گرم جرم خواهد داشت که در دمای اتاق قادر است توانی معادل 40 میلی وات را تولید کند. البته این میزان انرژی برای ابزارهای الکترونیکی امروزی چندان زیاد محسوب نمی‌شود – برای مثال یک iPad 2 به 2 وات انرژی نیاز دارد- اما همین میزان توان می‌تواند تفاوت‌های چشمگیری در عملکرد ابزارهای الکترونیکی کم مصرفی همچون ساعت‌ها یا پوشش‌های هوشمند ایجاد کند.

این فناوری همچنین می‌تواند در کاربردهایی غیر از موارد مربوط به وسایل شخصی همچون خودروها، هواپیماها، کارخانه‌ها و سایر ابزارهایی که میزان زیادی انرژی گرمایی را به هدر می‌دهند به کار رود.

جزئیات این پژوهش در مجله‌ی Energy & Environmental Science به چاپ رسیده است.