ტარებადი მიკროქსელები: იკვებება ოფლით

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• იანვარი 4, 2023

Insight რეზიუმე

ჩასაცმელი ტექნოლოგიების აპლიკაციები მოიცავს ადამიანის ჯანმრთელობის მონიტორინგს, რობოტიკას, ადამიანისა და მანქანით დაკავშირებას და სხვა. ამ აპლიკაციების პროგრესმა განაპირობა გაზრდილი კვლევები ჩასაცმელ მოწყობილობებზე, რომლებსაც შეუძლიათ საკუთარი თავის ენერგია დამატებითი მოწყობილობების გარეშე.

ტარებადი მიკროქსელის კონტექსტი

მკვლევარები იკვლევენ, თუ როგორ შეუძლიათ აცვიათ მოწყობილობებს სარგებლობა ოფლის ენერგიის პერსონალიზებული მიკროქსელიდან, რათა გააფართოვონ თავიანთი შესაძლებლობები. ტარებადი მიკროქსეი არის ენერგიის მოსაგროვებელი და შესანახი კომპონენტების კოლექცია, რომელიც ელექტრონიკას ბატარეებისგან დამოუკიდებლად ფუნქციონირების საშუალებას აძლევს. პერსონალური მიკროქსელი კონტროლდება ზონდირების, ჩვენების, მონაცემთა გადაცემის და ინტერფეისის მართვის სისტემით. ტარებადი მიკროქსელის კონცეფცია მომდინარეობდა "კუნძულის რეჟიმის" ვერსიიდან. ეს იზოლირებული მიკროქსელი მოიცავს ელექტროენერგიის გამომუშავების ერთეულების მცირე ქსელს, იერარქიული კონტროლის სისტემებს და დატვირთვებს, რომლებსაც შეუძლიათ დამოუკიდებლად იმუშაონ პირველადი ელექტრო ქსელისგან.

ტარებადი მიკროქსელის შემუშავებისას მკვლევარებმა უნდა გაითვალისწინონ სიმძლავრის რეიტინგი და გამოყენების ტიპი. ენერგიის ამკრეფის ზომა იქნება დამოკიდებული იმაზე, თუ რამდენ ძალას მოითხოვს აპლიკაცია. მაგალითად, სამედიცინო იმპლანტანტები შეზღუდულია ზომითა და სივრცით, რადგან ისინი საჭიროებენ დიდ ბატარეებს. თუმცა, ოფლის ენერგიის გამოყენებით, იმპლანტანტებს ექნებათ პოტენციალი უფრო პატარა და მრავალმხრივი.

დამრღვევი გავლენა

2022 წელს სან-დიეგოს უნივერსიტეტის ნანოინჟინრების ჯგუფმა, კალიფორნია, შექმნა „ჩასატარი მიკროქსელი“, რომელიც ინახავს ენერგიას ოფლისა და მოძრაობისგან, რაც უზრუნველყოფს ელექტრონიკის ენერგიას. მოწყობილობა შეიცავს ბიოსაწვავის უჯრედებს, ტრიბოელექტრიკულ გენერატორებს (ნანოგენერატორებს) და სუპერკონდენსატორებს. ყველა ნაწილი მოქნილი და მანქანით რეცხვადია, რაც მას იდეალურს ხდის პერანგისთვის. 

ჯგუფმა პირველად 2013 წელს დაადგინა ოფლის მოსავლის მოწყობილობები, მაგრამ მას შემდეგ ტექნოლოგია უფრო მძლავრი გახდა მცირე ელექტრონიკის დასაყენებლად. მიკროქსელს შეეძლო LCD (თხევადკრისტალური დისპლეი) მაჯის საათის მუშაობის შენარჩუნება 30 წუთის განმავლობაში 10 წუთიანი სირბილისა და 20 წუთიანი დასვენების დროს. ტრიბოელექტრული გენერატორებისგან განსხვავებით, რომლებიც ელექტროენერგიას უზრუნველყოფენ მომხმარებლის გადაადგილებამდე, ბიოსაწვავის უჯრედები ოფლით აქტიურდება.

ყველა ნაწილი იკერება პერანგში და დაკავშირებულია ქსოვილზე დაბეჭდილი თხელი, მოქნილი ვერცხლის მავთულებით და დაფარულია წყალგაუმტარი მასალით იზოლაციისთვის. თუ პერანგი არ გაირეცხება სარეცხი საშუალებით, კომპონენტები არ იშლება განმეორებით მოხრის, დაკეცვის, დაჭმუჭნის ან წყალში ჩაყრის შედეგად.

ბიოსაწვავის უჯრედები განლაგებულია პერანგის შიგნით და აგროვებს ენერგიას ოფლიდან. იმავდროულად, ტრიბოელექტრული გენერატორები მოთავსებულია ტანის წელთან და გვერდებთან, რათა მოძრაობა ელექტროენერგიად გარდაიქმნას. ორივე ეს კომპონენტი ითვისებს ენერგიას, როდესაც მფლობელს სიარული ან სირბილი აქვს, რის შემდეგაც პერანგის გარედან მდებარე სუპერკონდენსატორები დროებით ინახავს ენერგიას მცირე ელექტრონიკისთვის ენერგიის უზრუნველსაყოფად. მკვლევარები დაინტერესებულნი არიან მომავალი დიზაინის შემდგომი ტესტირებით, რათა გამოიმუშაონ ენერგია, როდესაც ადამიანი უმოქმედო ან სტაციონარულია, მაგალითად, ოფისში ზის.

ტარებადი მიკროქსელების აპლიკაციები

ტარებადი მიკროქსელის ზოგიერთი გამოყენება შეიძლება შეიცავდეს: 

• სმარტ საათები და Bluetooth ყურსასმენები იტენება ვარჯიშის, სირბილის ან ველოსიპედის სესიის დროს.
• სამედიცინო ჩასაცმელი მოწყობილობები, როგორიცაა ბიოჩიპები, რომლებიც იკვებება მატარებლის მოძრაობებით ან სხეულის სიცხეებით.
• უსადენო დამუხტვის ტანსაცმელი, რომელიც ინახავს ენერგიას ტარების შემდეგ. ეს განვითარება საშუალებას მისცემს ტანსაცმელს გადასცეს ენერგია პერსონალურ ელექტრონიკაზე, როგორიცაა სმარტფონები და ტაბლეტები.
• ნაკლები ნახშირბადის გამონაბოლქვი და ნაკლები ენერგიის მოხმარება, რადგან ადამიანებს შეუძლიათ თავიანთი გაჯეტების ერთდროულად დამუხტვა მათი გამოყენებისას.
• გაზრდილი კვლევა სხვა პოტენციური ფორმის ფაქტორების შესახებ, როგორიცაა ფეხსაცმელი, ტანსაცმელი და სხვა აქსესუარები, როგორიცაა სამაჯურები.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• სხვაგვარად როგორ შეიძლება აცვიათ ენერგიის წყარომ გააუმჯობესოს ტექნოლოგიები და აპლიკაციები?
• როგორ დაგეხმარებათ ასეთი მოწყობილობა სამსახურში და ყოველდღიურ საქმეებში?