يزعم مطورو جهاز جديد يمكن ارتداؤه حول الإصبع، أنه قادر على تجميع العرق أثناء النوم واستخدامه لتوليد الكهرباء.
ولا يخزن النموذج الأولي للجهاز سوى القليل من الطاقة في الوقت الحالي، وسيستغرق حوالي ثلاثة أسابيع من التآكل المستمر لتشغيل الهاتف الذكي، لكن المطورين من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، يأملون في زيادة السعة في المستقبل.
ووجدوا أن ارتداءه لمدة عشر ساعات من شأنه أن يولد طاقة كافية للحفاظ على تشغيل الساعة لمدة 24 ساعة.
وقال الباحثون إن أجهزة الربط الموجودة في بقية أطراف الأصابع ستولد طاقة أكثر بعشر مرات.
وتتطلب معظم الأجهزة القابلة للارتداء المنتجة للطاقة من مرتديها أداء تمرين مكثف أو الاعتماد على مصادر خارجية مثل ضوء الشمس أو التغيرات الكبيرة في درجة الحرارة.
وأوضح الفريق أن الشريط الجديد يستخدم نظاما سلبيا لتوليد الكهرباء من الرطوبة في أطراف أصابعك، حتى لو كنت نائما أو جالسا ساكنا تماما. وهذا لأن أطراف الأصابع هي أكثر أجزاء الجسم تعرقا، لذلك، بفضل مادة الإسفنج الذكية، يمكن جمعها ومعالجتها بواسطة الموصلات.
وتنتج آلة حصاد الطاقة كميات صغيرة من الكهرباء عندما يضغط مرتديها لأسفل أو يبدأ في التعرق، أو من النقر بإصبع خفيف.
ويقوم بذلك عن طريق تحويل الأنشطة مثل الكتابة أو الرسائل النصية أو العزف على البيانو، إلى رسوم إضافية – لذا فإن إرسال تغريدة يمكن أن يشغّل هاتفك.
وقال لو يين، معد مشارك أول: “على عكس الأجهزة القابلة للارتداء التي تعمل بالعرق، لا يتطلب هذا الجهاز أي تمرين، ولا يحتاج إلى مدخلات جسدية من مرتديه حتى يكون مفيدا. هذا العمل هو خطوة للأمام لجعل الأجهزة القابلة للارتداء أكثر عملية وملاءمة ومتاحة للأشخاص العاديين”.
ووفقا للباحثين، تمتلك أطراف الأصابع واحدة من أعلى تركيزات الغدد العرقية في الجسم، حيث ينتج كل إصبع ما بين 100 و1000 مرة من العرق أكثر من معظم المناطق الأخرى.
وقال يين: “السبب الذي يجعلنا نشعر بالتعرق في أجزاء أخرى من الجسم هو أن تلك البقع ليست جيدة التهوية. وعلى النقيض من ذلك، تتعرض أطراف الأصابع دائما للهواء، لذلك يتبخر العرق عند خروجه.
لذا بدلا من تركه يتبخر، نستخدم أجهزتنا لتجميع هذا العرق، ويمكنه توليد كمية كبيرة من الطاقة.
ولكن جمع العرق من هذه المساحة الصغيرة وتحويله إلى كهرباء كان تحديا يتطلب مواد وهندسة خاصة. كما أن الجهاز مزود بموصلات كهربائية – أو أقطاب كهربائية مصنوعة من رغوة كربونية تمتص عرق الأصابع، ثم تؤدي الإنزيمات الموجودة على الأقطاب الكهربائية إلى تفاعل كيميائي بين جزيئات العرق – اللاكتات والأكسجين، لتوليد الكهرباء.
وتولد رقاقة صغيرة أسفل الأقطاب الكهربائية، مصنوعة من “مادة كهرضغطية”، أيضا الطاقة عند الضغط عليها، مع تخزين الطاقة في مكثف صغير وتفريغها إلى أجهزة أخرى عند الحاجة.
وقال يين: “حجم الجهاز حوالي سنتيمتر واحد مربع. كما أن مادته مرنة أيضا، لذا لا داعي للقلق بشأن كونه شديد الصلابة أو الشعور بالغرابة. ويمكنك ارتداؤه بشكل مريح لفترة طويلة من الزمن”.
ولاختبار الجهاز، طُلب من أحد المتطوعين أداء مهام مختلفة أثناء ارتدائه على الأصابع – بما في ذلك الكتابة والتنصت وحتى النوم.
ومن 10 ساعات من النوم، جمع الجهاز ما يقرب من 400 مليجول من الطاقة، وهو ما يكفي لتشغيل ساعة يد إلكترونية لمدة 24 ساعة.
ومن ساعة واحدة من الكتابة غير الرسمية والنقر على الماوس، جمع الجهاز ما يقرب من 30 مليجول، دون أي جهد يتجاوز النشاط العادي.
وقال كبير المعدين، البروفيسور جوزيف وانغ: إنه “باستخدام العرق على أطراف الأصابع، والذي يتدفق بشكل طبيعي بغض النظر عن مكان وجودك أو ما تفعله، توفر هذه التقنية مكاسب صافية في الطاقة دون أي جهد من المستخدم. وهذا ما نسميه الحد الأقصى لعائد الطاقة على الاستثمار”.
وتتطلب معظم الأجهزة التي تحول العرق إلى قوة من مرتديها أداء تمارين مكثفة مثل الجري أو ركوب الدراجات، ولكن ليس هذا الجهاز.
وأضاف يين: “قارن هذا بجهاز يجمع الطاقة أثناء ممارسة الرياضة. وعندما تقوم بالجري، فإنك تستثمر مئات الجول من الطاقة فقط للجهاز لتوليد مليجول من الطاقة. وفي هذه الحالة، يكون عائد استثمارك من الطاقة منخفضا للغاية، ولكن مع هذا الجهاز، يكون عائدك مرتفعا للغاية”.
وفي إحدى التجارب، جرى توصيل شاحن الإصبع بجهاز استشعار كيميائي وشاشة صغيرة منخفضة الطاقة.
وكان الضغط عليه 10 مرات كل 10 ثوان أو ارتداؤه لمدة دقيقتين كافيا لتشغيل المستشعر والشاشة.
وفي تجربة أخرى، ابتلع أحد المتطوعين قرصا يحتوي على فيتامين “سي”، واستخدم الجهاز لتشغيل جهاز استشعار طوره الباحثون لقراءة مستويات فيتامين “سي”.
وصُمم جهاز استشعار آخر لقياس مستويات أيون الصوديوم في المياه المالحة بنجاح بواسطة الجهاز.
وقال يين: “هدفنا هو جعل هذا الجهاز عمليا”، مضيفا أنهم أرادوا إظهار أنه ليس مجرد شيء رائع آخر يمكن أن يولد كميات صغيرة من الطاقة.
ونُشرت النتائج في مجلة Joule.
