اتصال به امواج اقیانوس با یک نانوژنراتور انعطاف‌پذیر و جلبک‌مانند
امواج اقیانوس می‌توانند قدرتمند باشند و انرژی کافی برای جابجایی شن، سنگریزه و حتی تخته سنگ‌ها در طول طوفان‌ها را داشته باشند. این امواج، و همچنین امواج کوچک‌تر و ملایم‌تر، می‌توانند به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرند.
اکنون، محققانی که در ACS Nano (“نانو ژنراتور تریبوالکتریک انعطاف‌پذیر شبیه جلبک دریایی به عنوان یک برداشت کننده انرژی موج که اینترنت اشیاء دریایی را تغذیه می‌کند”) گزارش می‌دهند، ژنراتورهای برق انعطاف‌پذیری را توسعه داده‌اند که از نحوه نوسان جلبک دریایی تقلید می‌کنند تا امواج سطحی و زیر آب را به طور موثر به برق تبدیل کنند و دستگاه‌های مستقر در دریا را تغذیه کنند.
در بسیاری از مناطق ساحلی، شبکه‌های حسگر اطلاعاتی در مورد جریان‌های آب، جزر و مد و شفافیت آب جمع‌آوری می‌کنند تا به کشتی‌ها در جهت‌یابی و نظارت بر کیفیت آب کمک کنند.
این “اینترنت اشیاء دریایی” عمدتاً توسط باتری‌هایی تغذیه می‌شود که باید هر از گاهی تعویض شوند، که زمان‌بر و گران است.
می‌توان از انرژی باد و خورشید استفاده کرد، اما برای کاربردهای زیر آب مناسب نیستند.
محققان در ابتدا با هدف مهار حرکت مداوم اقیانوس به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، دستگاه‌های شناوری را توسعه دادند که انرژی موج را با استفاده از آهنرباهای چرخان به برق تبدیل می‌کردند.
اما این دستگاه‌ها با امواج کمتر، مانند امواج زیر آب، ناکارآمد بودند.
نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک (TENGs)، که برای تولید الکتریسیته ساکن به سطوحی که در تماس هستند متکی هستند، می‌توانند راهی برای حل این چالش باشند، زیرا به دلیل اثربخشی آنها در برداشت انرژی موج با فرکانس پایین و دامنه کم، می‌توانند راهی برای مقابله با این چالش باشند.
بنابراین، مینیی شو، ژونگ لین وانگ و همکارانشان از گیاهانی که در کف دریا زندگی می‌کنند الهام گرفتند تا TENGهای انعطاف‌پذیر ایجاد کنند.
محققان می‌خواستند نحوه ارتعاش رشته‌های جلبک دریایی را برای شارژ سطوح تریبوالکتریک خم‌شونده کپی کنند و حرکت امواج را به برق تبدیل کنند تا حسگرهای دریایی شناور و غوطه‌ور را تغذیه کنند.
برای ساخت سطوح تریبوالکتریک، محققان نوارهای ۱.۵ در ۳ اینچی از دو پلیمر مختلف را با جوهر رسانا پوشش دادند.
سپس یک اسفنج کوچک بین نوارها قرار داده شد و یک شکاف هوای نازک ایجاد شد و کل واحد آب‌بندی شد و یک TENG ایجاد شد.
در آزمایش‌ها، هنگامی که TENGها در آب بالا و پایین حرکت داده شدند، به جلو و عقب خم شدند و برق تولید کردند.
هنگامی که محققان TENGها را در فشار آب مشابه آنچه در مناطق ساحلی زیر آب یافت می‌شود قرار دادند، دریافتند که شکاف هوای بین دو ماده رسانا کاهش می‌یابد.
با این حال، این دستگاه‌ها همچنان جریانی با فشار ۱۰۰ کیلوپاسکال تولید می‌کردند – همان فشاری که معمولاً در عمق آب ۹ متری وجود دارد، جایی که تقریباً هیچ حرکت موجی در زیر آب وجود ندارد.
در نهایت، محققان از یک مخزن موج استفاده کردند تا نشان دهند که می‌توان از چندین TENG به عنوان یک نیروگاه کوچک زیر آب استفاده کرد و انرژی لازم برای یک دماسنج، ۳۰ LED یا یک چراغ چشمک‌زن LED فانوس دریایی مینیاتوری را تأمین کرد.
محققان می‌گویند TENG جلبک‌مانند آنها می‌تواند وابستگی به باتری‌ها را در مناطق ساحلی، از جمله برای حسگرهای دریایی، کاهش دهد.
لینک مفید:برچسب الکترونیکی می‌تواند مطالعات حیات دریایی را متحول کند
بیشتر بدانید:غشای بیومیمتیک برای نمک‌زدایی از آب دریا در مقیاس صنعتی
بیشتر بخوانید:فیلترکاغذی جلبک‌ها می‌تواند جان انسان‌ها را نجات دهد
تاریخ:1404/5/27
مهسانعمتی
