طور علماء في جامعة كولورادو الأمريكية، جهازًا جديدًا يمكن ارتداؤه يستخدم مولدات كهروحرارية لتحويل طاقة الجسم الحرارية إلى كهرباء.

ويمكن للجهاز، الذي يتم ارتداؤه كخاتم أو سوار، أن يحول جسم الإنسان إلى مصدر طاقة، ما يلغي الحاجة إلى بطارية خارجية في مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء، بحسب ما ذكر الباحثون في ورقة بحثية نشرتها مجلة (Science Advances).

وقال كبير مؤلفي الدراسة، جيان ليانج شياو، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية في كولورادو في بيان صحفي: "في المستقبل، نريد أن نكون قادرين على تشغيل الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء الخاصة بك دون الحاجة إلى تضمين بطارية".

ويمكن للمولدات النووية الحرارية للجهاز إنتاج فولت واحد من الطاقة لكل سنتيمتر مربع من الجلد، مما يجعله أقل كفاءة قليلاً من البطاريات المستخدمة عادةً لتشغيل الأجهزة القابلة للارتداء، حسبما ذكرت وكالة "يو بي آي".

لكن بينما يجب إعادة شحن البطاريات الخارجية، وتصبح أقل كفاءة بمرور الوقت، يستفيد الجهاز الجديد من مصدر الطاقة غير المحدود للجسم بشكل فعال. وبينما يضخ قلب الإنسان، يولد الجسم الحرارة التي تستخدم لإنتاج الكهرباء.

اقرأ أيضا:

كيف تتعامل مع ابنك المراهق حتى لا ينجرف إلى الإباحية والسقوط في الخطيئة؟

في السابق، طور شياو وزملاؤه في البحث، بوليمرًا إلكترونيًا مرنًا تم تصميمه ليبدو وكأنه جلد الإنسان، لكن الجهاز الذي يشبه الرقعة يتطلب مصدر طاقة خارجيًا. بمساعدة التكنولوجيا الجديدة، يمكن أن يكون مصدر الطاقة الخارجي هذا هو جسم الإنسان.

ولتصميم الجهاز الجديد، قام الباحثون بدمج سلسلة من الرقائق الكهروحرارية الرفيعة، المرتبطة بأسلاك معدنية، في قاعدة قابلة للتمدد مصنوعة من مادة تسمى بوليمين.

قال شياو: "تصميمنا يجعل النظام بأكمله قابلاً للتمدد دون إحداث ضغط كبير على المواد الكهروحرارية، والتي يمكن أن تكون هشة حقًا".

وتمتص القاعدة المرنة، بعض الحرارة المتولدة أثناء تحرك الجسم. يتم بعد ذلك تحويل الحرارة التي تم التقاطها بواسطة مادة البولي إيمين إلى كهرباء بواسطة مجموعة الرقائق الكهروحرارية.

ويمكن رفع مستوى الجهاز لتوليد المزيد من الطاقة عن طريق توسيع مساحة سطح القاعدة الملامسة للجلد، إلى جانب إضافة المزيد من الرقائق الكهروحرارية. بدلاً من الخاتم أو السوار، يمكن استخدام التكنولوجيا لتشكيل كم للذراع.

قال شياو: "ما يمكنني فعله هو دمج هذه الوحدات الأصغر للحصول على وحدة أكبر. يشبه الأمر تجميع مجموعة من قطع ليجو الصغيرة معًا لإنشاء هيكل كبير. إنه يمنحك الكثير من الخيارات للتخصيص."

وقال العلماء، إنه إذا تم تغيير حجم الأجهزة إلى حجم سوار المعصم الرياضي، فإن المشي السريع حول الكتلة يمكن أن يولد ما يصل إلى 5فولت من الكهرباء - أكثر بكثير من ناتج بطارية الساعة الذكية.

ونظرًا لأن مادة القاعدة قابلة للشفاء ذاتيًا، فإن الجهاز القابل للارتداء متين للغاية. وبمجرد أن يصبح الجهاز غير صالح للاستخدام، يمكن غمسه في محلول يذيب البولي إيمين، تاركًا المكونات الإلكترونية فقط وراءه.

قال شياو: "نحاول أن نجعل أجهزتنا رخيصة وموثوقة قدر الإمكان، بينما يكون لها تأثير قريب من الصفر قدر الإمكان على البيئة".

ولا يزال العلماء يعملون على تحسين التكنولوجيا، لكنهم يتوقعون طرح الجهاز في السوق في غضون خمس إلى عشر سنوات.