الطاقة
قماش ذكي يُحول الحرارة إلى كهرباء
تخيل ملابس تُراقب حرارتك، وتسجل نشاطك، أو تحافظ على دفئك بمفردها دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي.
نعم، كل هذا وأكثر يصبح حقيقة بفضل جميع الأبحاث والتطوير الجاري في تقاطع التكنولوجيا والملابس.
لقد قام التطور التكنولوجي بتغيير حياتنا من خلال جعل هواتفنا وأجهزتنا المنزلية أكثر ذكاء. الآن، حتى ملابسنا تصبح ذكية، وتفتح إمكانيات تفتح الطريق ل未来 أكثر إثارة ومستدامية.
سوق النسيج الذكي العالمي قيمته بالفعل 4.1 مليار دولار أمريكي، ومن المتوقع أن يصل إلى 24.5 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2032. ومن المثير للاهتمام أن حصد الطاقة حاليًا ي占حصة أكبر في هذا السوق، وفقًا لـMarkets and Markets.
حصد الطاقة هو تحويل الطاقة المحيطة إلى طاقة كهربائية لتزويد الأجهزة الإلكترونية ذاتية التشغيل. يمكن حصد هذه الطاقة من مصادر مختلفة، بما في ذلك الميكانيكية والحرارية. لإنشاء نسيج حاصد للطاقة، يتم إضافة مواد نشطة عادة إلى سطح النسيج أو توجيهها أو خياطتها فيه.
يمكن استخدام هذه الأقمشة الذكية بشكل محتمل كبديل للبطاريات، التي تتطلب الشحن المتكرر أو الاستبدال الدوري لأنها تحتوي فقط على كمية محدودة من الطاقة. في تطبيقات النسيج القابل للارتداء، تميل البطاريات إلى أن تكون أشياء صلبة وثقيلة يجب إزالتها قبل الغسيل وبالتالي تحتاج إلى تحسين.
في حين أن هذا القطاع لا يزال في مرحلة مبكرة نسبيًا، إلا أنه ينمو بسرعة، مدفوعًا بمجموعة من العوامل، بما في ذلك التطورات التكنولوجية والتصميم والطلب على المستهلك والتحكم في الحجم والسياسات الحكومية.
الآن، دعونا نلقي نظرة على الابتكارات المثيرة في هذا القطاع وقوة الملابس التي نرتديها!
نسيج ذكي لتحويل حرارة الجسم إلى كهرباء
كان أحد التطورات الأخيرة والمثيرة من قبل باحثين من جامعة واترلو بالتعاون مع مؤسسة رائدة في علم و هندسة النسيج في جامعة جيانجان، الذين أنشأوا نسيجًا ذكيًا يمكنه تحويل الطاقة الحرارية من الجسم وأشعة الشمس إلى طاقة كهربائية.
يمكن لهذا النسيج الذكي توليد الطاقة، ومراقبة معايير الصحة، وتسجيل النشاط البدني. تسمح هذه المستشعرات للنسيج بالكشف عن التغيرات في درجة الحرارة ومراقبة الضغط والتوتر والتركيب الكيميائي.
تطبيق واعد لهذا النسيج هو أقنعة الوجه الذكية التي يمكنها مراقبة درجة حرارة وسرعة تنفسك وكذلك الكشف عن المواد الكيميائية لمساعدتك في تحديد الحالات مثل سرطان الرئة والفيروسات. وفقًا ليونينغ لي، مدير مختبر المواد الإلكترونية القابلة للطباعة في واترلو وأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية:
“لقد طورنا مادة نسيجية ذات قدرات استشعار متعددة وذات إمكانية التزويد الذاتي (التي) تقربنا من التطبيقات العملية للأقمشة الذكية.”
النسيج الذي صممه الفريق مرن وذو أساس مكسين وحراري ويمكنه تحديد محفزات الانفجار بدقة ودرجة الحرارة. لتحقيق ذلك، طور الفريق طبقة من البولي دوبامين اللزج على سطح نسيج النايلون، مما سهل附 النكسين من خلال الارتباط الهيدروجيني.
لقد جذب المكسين الكثير من الاهتمام لتركيبه النادر من الخواص مثل الهيكل الطبقي والمرنة ومساحة السطح الكبيرة والتوصيل الكهربائي والمعادن والتوافق البيولوجي والهيدروفيلية وضبط الحجم والكيمياء السطحية الغنية.
وأشار الدراس إلى:
“يظهر النسيج المبني على المكسين الناتج القدرة الاستثنائية على الكشف عن درجة الحرارة والاستقرار الدوري مع تقديم الحساسية الممتازة والاستجابة السريعة (60 مللي ثانية) والمتانة الرائعة في استشعار الانفجار (3200 دورة).”
النسيج الجديد ليس فقط أكثر كفاءة في التكلفة ومتين ومستقر من الأقمشة الأخرى في السوق، ولكن على عكس الأجهزة القابلة للارتداء الحالية التي تحتاج إلى شحن متكرر، يمكن أن يعمل هذا بدون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي. بهذا الشكل، يظهر البحث الإمكانات الكبيرة لتكامل البوليمرات التوصيلية والمكسين مع تقنية النسيج الحديثة لتطوير الأقمشة الذكية.
… (rest of the content remains the same, following the exact same structure and translation rules)
