المضغ يولد طاقة كهربائية “لشحن الأجهزة”
- جوناثان ويب
- مراسل بي بي سي للشؤون العلمية
هل يمكننا شحن أجهزة تحسين السمع عن طريق مضغ العلكة؟
صمم مهندسون كنديون حزاما يوضع حول الذقن يعمل على توليد الطاقة من مضغ الطعام وتحويلها إلى طاقة كهربائية.
وأشار المهندسون إلى أن الجهاز يمكن أن يحل مستقبلا محل البطاريات التي توضع في أجهزة تحسين السمع، وغيرها من الأدوات الصغيرة الأخرى.
ويشحن الجهاز، المصنوع من مادة “ذكية”، بالكهرباء عندما يتمدد. ويجب أن يكون هذا النموذج الأولي أكثر فعالية بمقدار 20 مرة مما هو عليه الآن حتى يكون قادرا على توليد كميات مفيدة من الطاقة.
ويزعم الباحثون أنه يمكنهم تحقيق ذلك عن طريق إضافة طبقات من المادة المصنوع منها الجهاز.
ونشرت نتائج هذه الدراسات في دورية “سمارت ماتريال آند ستركشر” لعلوم الفيزياء.
وقال إيدين ديلنافاز وجيريمي فوا، مهندسان متخصصان في الميكانيكا بكلية التقنية المتقدمة بمدينة مونتريال الكندية، إن حركات الفك تعمل على توليد طاقة طبيعية.
ويعمل المهندسان، اللذان يعملان في مجال التكنولوجيا السمعية مثل سدادات الأذن التي تعمل بالطاقة وزراعة قوقعة الأذن، على الاستفادة من تلك الطاقة وتقليل الاعتماد على البطاريات التي تستخدم لمرة واحدة.
وقال فوا لبي بي سي إنه تعامل مع جميع مصادر الطاقة المتاحة، بما في ذلك الحرارة الموجودة داخل قناة الأذن، وحركة الرأس، والتي قد تستخدم بطريقة مماثلة في حركات المعصم التي تولد الطاقة اللازمة لعمل الساعات الأوتوماتيكية.
ارتدى ديلنافاز النموذج الأولي للحزام “عدة ساعات” ولم يشعر بأي تأثير سلبي على عملية المضغ أو الكلام
وفي تجارب أخرى، درس العلماء أيضا الحركات التي يخلقها الفك داخل الأذن وقناة الأذن نفسها.
وأضاف فوا: “لكن خلال الدراسات، أدركنا أنه عندما يتحرك الفك، فإن الذقن يتحرك إلى أبعد نقطة، وإذا كنت ترتدي حزام الذقن فإنه في واقع الأمر سيولد قدرا كبيرا من الطاقة”.
ولذا قرر فوا وديلنافاز أن يعملا على استغلال الطاقة الناتجة عن عملية المضغ، باستخدام ما يسمى “التأثير الكهرضغطي”: عندما تضغط أو تتمدد مواد معينة فإنها تكتسب طاقة كهربائية.
وتمكن الباحثون من تصميم نموذج أولي من خلال تصنيع حزام من مواد كهرضغطية متاحة تجاريا، ثم إرفاقها بسدادات الأذن وتركيبها بشكل مريح حول ذقن ديلنافاز.
وعندما مضغ ديلنافاز علكة لمدة 60 ثانية، أدى ذلك إلى توليد طاقة قدرها 18 ميكرو واط.
يمكن أن ينتج المضغ نحو 580 جول من الطاقة يوميا
قد لا يبدو هذا كثيرا، إذ أن تحريك شيء صغير مثل أدوات تحسين السمع ربما يتطلب طاقة تصل إلى عشرين ضعف هذه الطاقة.
لكن ديلنافاز قال إنه يمكن تحقيق ذلك من خلال إضافة طبقات أكثر من المادة المستخدمة في تصنيع الجهاز.
وأضاف: “يمكننا مضاعفة انتاج الطاقة عن طريق إضافة المزيد من الألياف الكهرضغطية إلى حزام الذقن. على سبيل المثال، ستكون 20 طبقة من هذه الألياف بسمك 60 مليمتر قادرة على تشغيل واقي سمع يحتاج إلى طاقة قدرها 200 ميكرو واط”.
وقال ديلنافاز إن الحزام سيكون مريحا بهذا السمك، وارتدى النموذج الأولي “لعدة ساعات” لاختباره، ولم يشعر بأي تأثير سلبي على عملية المضغ أو الكلام.
ويعمل الفريق أيضا على دراسة مواد أولية أكثر كفاءة. وحتى في ضوء هذه التحسينات، قد لا تستخدم هذه الفكرة في أجهزة أخرى تعمل بالطاقة.
وقال ستيف بيبي، من جامعة ساوثامبتون، إن هذه التقنية يمكن أن تستخدم في التطبيقات العسكرية، مثل الجنود الذين يرتدون خوذات لحماية الرأس وأجهزة التواصل باستخدام الاذن- ويمكن استخدامها أيضا مع بعض المنتجات الاستهلاكية.
من الصعب تطبيق هذه الاحتمالات في الوقت الراهن، على الرغم من تواصل الفريق مع بعض الشركات المهتمة بإيجاد حلول جديدة للشحن.
