شبكات صغيرة يمكن ارتداؤها: تعمل بالعرق

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• ٣ فبراير ٢٠٢٤

ملخص البصيرة

تشمل تطبيقات التكنولوجيا القابلة للارتداء مراقبة صحة الإنسان ، والروبوتات ، والتواصل بين الإنسان والآلة ، والمزيد. أدى التقدم في هذه التطبيقات إلى زيادة البحث عن الأجهزة القابلة للارتداء التي يمكنها تشغيل نفسها بدون أجهزة إضافية.

سياق microgrids يمكن ارتداؤها

يستكشف الباحثون كيف يمكن للأجهزة القابلة للارتداء الاستفادة من شبكة دقيقة مخصصة لطاقة العرق لتوسيع قدراتها. الشبكة الصغيرة القابلة للارتداء عبارة عن مجموعة من مكونات تجميع الطاقة وتخزينها التي تسمح للإلكترونيات بالعمل بشكل مستقل عن البطاريات. يتم التحكم في الشبكة الدقيقة الشخصية بواسطة نظام للاستشعار والعرض ونقل البيانات وإدارة الواجهة. تم اشتقاق مفهوم الشبكة الصغيرة القابلة للارتداء من إصدار "وضع الجزيرة". تتألف هذه الشبكة الصغيرة المعزولة من شبكة صغيرة من وحدات توليد الطاقة وأنظمة التحكم الهرمية والأحمال التي يمكن أن تعمل بشكل مستقل عن شبكة الطاقة الأولية.

عند تطوير شبكات صغيرة يمكن ارتداؤها ، يجب على الباحثين مراعاة تصنيف الطاقة ونوع التطبيق. سيعتمد حجم آلة حصاد الطاقة على مقدار الطاقة التي يتطلبها التطبيق. على سبيل المثال ، الغرسات الطبية محدودة في الحجم والمساحة لأنها تتطلب بطاريات كبيرة. ومع ذلك ، باستخدام قوة العرق ، من المحتمل أن تكون الغرسات أصغر حجمًا وأكثر تنوعًا.

التأثير التخريبي

في عام 2022 ، أنشأ فريق من مهندسي النانو من جامعة سان دييغو ، كاليفورنيا "شبكة صغيرة يمكن ارتداؤها" تخزن الطاقة من العرق والحركة ، مما يوفر الطاقة للإلكترونيات الدقيقة. يتألف الجهاز من خلايا وقود حيوي ومولدات كهربائية احتكاكية (مولدات نانوية) ومكثفات فائقة. جميع الأجزاء مرنة ويمكن غسلها في الغسالة ، مما يجعلها مثالية للقميص. 

حددت المجموعة لأول مرة أجهزة حصاد العرق في عام 2013 ، لكن التكنولوجيا أصبحت أكثر قوة منذ ذلك الحين لاستيعاب الأجهزة الإلكترونية الصغيرة. يمكن لشبكة ميكروغريد أن تحافظ على ساعة يد LCD (شاشة عرض كريستالية سائلة) تعمل لمدة 30 دقيقة خلال 10 دقائق وجلسة راحة لمدة 20 دقيقة. على عكس المولدات الكهربائية الاحتكارية ، التي توفر الكهرباء قبل أن يتمكن المستخدم من التحرك ، يتم تنشيط خلايا الوقود الحيوي عن طريق العرق.

تُخيط جميع الأجزاء في قميص وتتصل بأسلاك فضية رفيعة ومرنة مطبوعة على القماش ومغلفة للعزل بمادة مقاومة للماء. إذا لم يتم غسل القميص بالمنظف ، فلن تتكسر المكونات من خلال الانحناء المتكرر أو الطي أو التجعد أو النقع في الماء.

توجد خلايا الوقود الحيوي داخل القميص وتجمع الطاقة من العرق. وفي الوقت نفسه ، يتم وضع مولدات كهرباء الاحتكاك بالقرب من الخصر وجوانب الجذع لتحويل الحركة إلى كهرباء. يلتقط هذان المكونان الطاقة أثناء المشي أو الجري ، وبعد ذلك تقوم المكثفات الفائقة الموجودة على الجزء الخارجي من القميص بتخزين الطاقة مؤقتًا لتوفير الطاقة للإلكترونيات الصغيرة. يهتم الباحثون بإجراء مزيد من الاختبارات للتصاميم المستقبلية لتوليد الطاقة عندما يكون الشخص غير نشط أو ثابتًا ، مثل الجلوس داخل مكتب.

تطبيقات microgrids القابلة للارتداء

قد تتضمن بعض تطبيقات الشبكات الصغيرة القابلة للارتداء ما يلي: 

• يتم شحن الساعات الذكية وسماعات البلوتوث أثناء التمرين أو الركض أو ركوب الدراجات.
• الأجهزة الطبية القابلة للارتداء مثل الرقائق الحيوية التي يتم تشغيلها بواسطة حركات مرتديها أو حرارة الجسم.
• شحن الملابس لاسلكيًا لتخزين الطاقة بعد ارتدائها. قد يسمح هذا التطور للملابس بنقل الطاقة إلى الأجهزة الإلكترونية الشخصية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.
• خفض انبعاثات الكربون واستهلاك أقل للطاقة حيث يمكن للأشخاص شحن أجهزتهم في وقت واحد أثناء استخدامها.
• زيادة البحث عن عوامل الشكل المحتملة الأخرى للشبكات الصغيرة القابلة للارتداء ، مثل الأحذية والملابس وغيرها من الملحقات مثل الأساور.

أسئلة للنظر فيها

• كيف يمكن لمصدر الطاقة القابل للارتداء أن يعزز التقنيات والتطبيقات؟
• كيف يمكن أن يساعدك هذا الجهاز في عملك ومهامك اليومية؟