أول شريط مطاطى حرارى كهربائى في العالم يولد الكهرباء من حرارة الجسم

نجح فريق من الباحثين الصينيين فى ابتكار أول شريط مطاطى فى العالم قادر على تحويل حرارة الجسم إلى كهرباء، هذا الاختراق قد يمهّد الطريق لأجهزة قابلة للارتداء مثل الساعات الذكية لتعمل ذاتيا دون الحاجة إلى بطاريات ضخمة أو شحن متكرر، وأوضح الفريق أن المادة الجديدة تجمع بين خاصيتين لم تجتمعا من قبل: المرونة العالية وكفاءة التحويل الحرارى الكهربائى، وحتى الآن، فإن جميع المواد الحرارية الكهربائية المعروفة كانت إما صلبة جدا أو تفقد فعاليتها عند التمدد.

يعتمد الابتكار على مبدأ الطاقة الحرارية الكهربائية، حيث يتم توليد الكهرباء من خلال الفارق بين حرارة الجسم والهواء المحيط. فدرجة حرارة الإنسان ثابتة تقريبا عند 37 مئوية، بينما تتراوح حرارة الجو عادة بين 20 و30 درجة. هذا التدرج، وإن كان بسيطا، يمكن أن يتحول إلى مصدر دائم للطاقة، بحسب ما ذكر موقع interesting engineering.

الشريط الحراري

لى تينغ، عالم المواد فى جامعة بكين وأحد المشاركين فى البحث، وصف الابتكار بأنه "أول مفهوم للمطاط الحرارى الكهربائى فى العالم". وأوضح أن الهدف كان إنتاج مادة مرنة، قابلة للتمدد والالتصاق بالجلد، بحيث توفر طاقة مستمرة طالما بقيت سليمة.

المادة الجديدة صُممت بمزج البوليمرات شبه الموصلة مع مطاط مرن، وإنشاء شبكة من الألياف النانوية لتحقيق التوصيل مع الحفاظ على الليونة. وقد أثبتت قدرتها على التمدد بنسبة تتجاوز 850% من طولها الأصلى، واستعادت أكثر من 90% من شكلها عند تمددها إلى 150%، وهو أداء يقارب المطاط الطبيعى.

ولتعزيز فعاليتها، أضيفت عوامل تنشيط خاصة جعلت أداءها الحرارى الكهربائى فى درجة حرارة الغرفة مماثلا لمواد غير عضوية تقليدية. ويُعد ذلك إنجازا مهما فى مجال الإيلاستومرات من النوع n، وهى مواد توصل الإلكترونات وتحافظ على فعاليتها تحت الضغط.

التطبيقات المحتملة واسعة. فإلى جانب شحن الأجهزة القابلة للارتداء، يمكن استخدام المادة فى الملابس الذكية لشحن الهواتف أو لتنظيم حرارة الجسم عبر توزيع الطاقة. كما أن المجال الطبى يعد من أبرز المستفيدين، إذ يمكن أن تُزوّد أجهزة مراقبة القلب والطبية الأخرى بالطاقة من حرارة الجسم مباشرة، دون الحاجة إلى بطاريات ثقيلة، وبهذا التطور، يفتح المطاط الحرارى الكهربائى الباب أمام جيل جديد من الأجهزة المستقلة التى تعتمد على حرارة الإنسان كمصدر طاقة مستدام لا ينضب.