جدیدتولید انرژی الکتریکی از جریان خون! Drawing electricity from the bloodstream
جریان خون
تولید انرژی الکتریکی از جریان خون
Drawing electricity from the bloodstream
یک نانوژنراتور سیال یک بعدی با بازدهی بالا در تبدیل انرژی
بشر سالیان است که از سدها و توربین‌های عظیم برای تولید انرژی الکتریکی از جریان آب استفاده می‌کند. محققین اکنون این عمل را در مقیاس بسیار کوچک‌تر توسط فیبرهای نانوتیوب کربن برای تولید انرژی از جریان خون توسعه بخشیده‌اند. جزئیات این پژوهش در مجله‌ی Angewandte Chemie به چاپ رسیده است.
——————————————————–
ترجمه از گروه ترجمه ایران مواد
حرفه ای ترین تیم ترجمه مهندسی مواد کشور
———————————————————
هزارن سال است که بشر از انرژی جریان آب برای مقاصد مختلف استفاده می‌کنند. در ابتدا استفاده از جریان آب برای آسیاب‌های آبی و پس از آن استفاده از این انرژی برای تولید برق از مثال‌های این امر می‌باشد. استفاده از انرژی تجدید پذیر جریان آب مزایای بسیاری مانند عدم وابستگی به روز و شب، دارد. حتی ژنراتورهایی با قابلیت تولید انرژی الکتریکی از جریان مایعات زیستی هم موضوع قابل تاملی است. چگونگی این فرآیند توسط پژوهشگران دانشگاه Fudan در شانگهای چین بیان شده است. Huisheng و همکارانش فیبری با ضخامت کم‌تر از یک میلی‌متر را ایجاد کرده‌اند که با قرار گرفتن در تیوب نازکی که در آن محلول نمکی جریان دارد، برق تولید می‌کند و این عمل را در رگ و در معرض جریان خون هم انجام می‌دهد.
مبانی ساختاری این فیبر بسیار ساده می‌باشد. آرایشی منظم از نانوتیوب‌های کربن به صورت ادامه‌دار، دور یک هسته‌ی پلیمری قرار گرفته‌اند. کربن به عنوان ماده‌‌ی فعال الکتریکی و با خواص مکانیکی خوب شناخته می‌شود، پس آن را می‌توان پیچانده و به صورت هم‌راستا در صفحات قرار داد. بر همین اساس نانوتیوب‌های کربن پوششی با ضخامت کم‌تر از نیم میکرون، دور هسته‌ی پلیمری تشکیل می‌دهند. برای تولید برق، این نانو ژنراتورهای سیال الیافی شکل را به الکترود متصل کرده و در آب یا محلول نمکی غوطه‌ور می‌کنند. برق تولید شده متناسب با میزان حرکت بین الیاف و مایع خواهد بود. بر اساس تئوری موجود، در اطراف فیبر یک لایه‌ی مضاعف الکتریکی ایجاد می‌شود و سپس در اثر حرکت و جریان محلول، این تقارن توزیع بار برهم خورده و منجر به تولید گرادیان الکتریسیته در راستای محور الیاف می‌شود.
بازده خروجی این سیستم بسیار بالا می‌باشد. در مقایسه با دیگر دستگاه‌های مینیاتوری تولید برق، این الیاف در حدود ۲۰% بازدهی بالاتر دارد. دیگر مزایای این الیاف نیز، الاستیسیته بالا، قابلیت بهبود، وزن کم و تک بعدی بودن آن می‌باشد که بنابراین برای کاربردهای بسیار جالبی می‌تواند به کار گرفته شود. این الیاف را تنها با پیچاندن صفحات در اطراف زیرپایه‌ی الیافی الاستیک، می‌توان به صورت کشش‌پذیر ساخت. اگر این الیاف را ببافیم، لباس‌های الکترونیکی جالبی با کاربردهای جذاب را می‌توان تهیه کرد. یکی دیگر از کاربردها جالب این الیاف، تولید انرژی الکتریکی از جریان خون برای کاربردهای پزشکی می‌باشد.
منبع: www.sciencedaily.com
مترجم : امیر اشجاری
How to draw electricity from the bloodstream
A one-dimensional fluidic nanogenerator with a high power-conversion efficiency
Men build dams and huge turbines to turn the energy of waterfalls and tides into electricity. To produce hydropower on a much smaller scale, scientists have now developed a lightweight power generator based on carbon nanotube fibers suitable to convert even the energy of flowing blood in blood vessels into electricity.
Men build dams and huge turbines to turn the energy of waterfalls and tides into electricity. To produce hydropower on a much smaller scale, Chinese scientists have now developed a lightweight power generator based on carbon nanotube fibers suitable to convert even the energy of flowing blood in blood vessels into electricity. They describe their innovation in the journal Angewandte Chemie.
For thousands of years, people have used the energy of flowing or falling water for their purposes, first to power mechanical engines such as watermills, then to generate electricity by exploiting height differences in the landscape or sea tides. Using naturally flowing water as a sustainable power source has the advantage that there are (almost) no dependencies on weather or daylight. Even flexible, minute power generators that make use of the flow of biological fluids are conceivable. How such a system could work is explained by a research team from Fudan University in Shanghai, China. Huisheng Peng and his co-workers have developed a fiber with a thickness of less than a millimeter that generates electrical power when surrounded by flowing saline solution — in a thin tube or even in a blood vessel.
The construction principle of the fiber is quite simple. An ordered array of carbon nanotubes was continuously wrapped around a polymeric core. Carbon nanotubes are well known to be electroactive and mechanically stable; they can be spun and aligned in sheets. In the as-prepared electroactive threads, the carbon nanotube sheets coated the fiber core with a thickness of less than half a micron. For power generation, the thread or “fiber-shaped fluidic nanogenerator” (FFNG), as the authors call it, was connected to electrodes and immersed into flowing water or simply repeatedly dipped into a saline solution. “The electricity was derived from the relative movement between the FFNG and the solution,” the scientists explained. According to the theory, an electrical double layer is created around the fiber, and then the flowing solution distorts the symmetrical charge distribution, generating an electricity gradient along the long axis.
The power output efficiency of this system was high. Compared with other types of miniature energy-harvesting devices, the FFNG was reported to show a superior power conversion efficiency of more than 20%. Other advantages are elasticity, tunability, lightweight, and one-dimensionality, thus offering prospects of exciting technological applications. The FFNG can be made stretchable just by spinning the sheets around an elastic fiber substrate. If woven into fabrics, wearable electronics become thus a very interesting option for FFNG application. Another exciting application is the harvesting of electrical energy from the bloodstream for medical applications. First tests with frog nerves proved to be successful.
دیدگاه کاربران