هل تشعر بالإحباط بسبب سرعة نفاد بطارية جهازك؟ تخيل أنك لن تقلق بشأن ذلك بعد الآن.
تمكن فريق من الباحثين بقيادة جامعة سنغافورة الوطنية من تحقيق نجاح كبير في تقنية “حصاد” الطاقة والتي قد تلغي الحاجة إلى البطاريات في الأجهزة الإلكترونية المختلفة. فقد نجحوا في تطوير مقوم جديد يمكنه تحويل إشارات التردد اللاسلكي (RF) المهدرة بشكل طبيعي، مثل إشارات شبكة Wi-Fi والهواتف الخلوية، إلى طاقة تيار مستمر (DC) قابلة للاستخدام.
بفضل هذه التقنية، قد يصبح المستقبل الذي لا داعي فيه للقلق بشأن نفاد طاقة بطارية أجهزتك حقيقة واقعة. نُشر هذا البحث الثوري في مجلة Nature Electronics في 24 جويلية 2024.
ما هو “حصاد” الطاقة؟
“حصاد الطاقة” هو عملية جمع وتحويل الطاقة المحيطة إلى طاقة قابلة للاستخدام. تمكن هذه التقنية الأجهزة الصغيرة من الاستفادة من إشارات التردد اللاسلكي لتقليل الاعتماد على البطاريات، وإطالة عمرها، والحد من التأثير البيئي.
كما تتيح هذه التقنية تشغيل الأجهزة الموجودة في المواقع النائية عن بُعد دون الحاجة إلى استبدال البطاريات فعليًا. وبفضل هذه التقنية، أصبح استخدام شبكات الاستشعار اللاسلكية وأجهزة إنترنت الأشياء في المناطق التي يصعب الوصول إليها أكثر عملية واستدامة.
التغلب على القيود
ولكن لسوء الحظ، لا تزال هذه التقنية تعاني من بعض القيود. إذ يتعين أن تكون الإشارات الراديوية الملتقطة قريبة من الأجهزة الإلكترونية. فضلاً عن ذلك، فإن الأدوات الحالية، غير فعّالة في تحويل الإشارات الراديوية الضعيفة (عادةً أقل من -20 ديسيبل ميلي واط) إلى كهرباء.
ومع ذلك، تمكن علماء جامعة سنغافورة الوطنية من حل هذه المشكلة من خلال تطوير أداة جديدة أكثر حساسية وكفاءة. باستخدام مقوم الدوران النانوي (SR)، يمكن لهذه التقنية تحويل إشارات التردد اللاسلكي منخفضة الطاقة بكفاءة أعلى.
يعتمد جوهر هذه التقنية على وصلة مغناطيسية صغيرة للغاية مصنوعة من مادة خاصة تستخدم عادة في ذاكرة الكمبيوتر. وقد قام الباحثون بتعديل هذه الوصلة لتحويل الإشارات اللاسلكية إلى كهرباء. ونجحوا في إنشاء جهاز شديد الحساسية يمكنه تحويل حتى الإشارات اللاسلكية الضعيفة إلى طاقة كافية لتشغيل مستشعر درجة الحرارة.
من خلال دمج مقوم الدوران النانوي في وحدة حصاد الطاقة، تمكن فريق البحث من تشغيل مستشعر درجة حرارة تجاري عند -27 ديسيبل ميلي واط. كانت الطاقة المجمعة كافية لتشغيل مصباح LED ومستشعر درجة حرارة تجاري، مع مجموعة من 10 مقومات محسنة حققت كفاءة بنسبة 7.8% وحساسية عالية.
مستقبل خالٍ من البطاريات: ما هي المرحلة التالية؟
ويعمل الباحثون الآن على دمج الهوائيات على الشريحة لتحسين كفاءة وصغر حجم التكنولوجيا التي يستخدمونها. كما يستكشفون استخدام الوصلات المتوازية المتسلسلة والاتصالات على الشريحة لتحسين حصاد طاقة التردد اللاسلكي وتوليد جهد كافٍ دون الحاجة إلى معزز تيار مستمر.
تتمتع هذه التطورات بالقدرة على القضاء على الحاجة إلى البطاريات في العديد من الأجهزة الإلكترونية، وخلق أجهزة أكثر اكتفاءً ذاتيًا وصديقة للبيئة يمكنها العمل لفترات أطول دون الحاجة إلى إعادة الشحن، وخاصة في الأماكن النائية أو التي يصعب الوصول إليها.
لمتابعة كلّ المستجدّات في مختلف المجالات في تونس
تابعوا الصفحة الرّسمية لتونس الرّقمية في اليوتيوب
تعليقات