نانوژنراتور تریبوالکتریک با ماسک و دستکش جراحی ساخته شد

به گزارش مجله خبری نگار استفاده گسترده از ادوات محافظت از سلامت در دوره همه‌گیری کرونا پیامد‌های متعددی داشته است برای مثال استفاده از وسایل ساخته شده از پلیمر، مواد یک بار مصرف، مانند ماسک‌های صورت، دستکش و کیت‌های پی پی‌ای PPE، به طور قابل توجهی آلودگی پلاستیکی در سراسر جهان را به دلیل کمبود سیستم بازیافت مناسب، افزایش داده است.

سید عبدال باسیت و دکتر آرنکومار چاندراسخار از آزمایشگاه سیستم‌های حسگری در انستیتوی فناوری ولور در هند، روش جدیدی برای تبدیل زباله‌های ادوات محافظتی به حسگر ارائه کردند. نیاز فوری برای کاهش آلودگی محیط زیست میکروپلاستیک آن‌ها را به ایجاد یک نانوژنراتور تریبوالکتریک (MG-CS) جدید کشانده است.

در مقاله‌ای که این گروه در نشریه نانو انرژی Nano Energy چاپ شده است برای اولین بار این ۲ محقق نشان دادند که یک روش ساده، مقرون به صرفه و کاربردی می‌تواند زباله را به انرژی تبدیل کند. این مکانیسم مبتنی بر اصول برق و القاء الکترواستاتیک است.

در واقع محققان از ماسک‌های صورت جراحی و دستکش نیتریلی استفاده کردند تا نانوژنراتور تریبوالکتریک Teng MG-CS خود را بسازند. برای این کار، یک تکه از ماسک صورت، یک طرف با مس روکش شده و یک تکه دستکش که یک طرف آن با آلومینیوم روکش شده، در یک قاب چاپ شده سه‌بعدی قرار داده شده است و یک فلز نیز آن را پشتیبانی می‌کند تا دستگاه بتواند با فشار داده شدن و رهایش، سیگنال‌های الکتریکی ایجاد کند.

براساس گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، مس و آلومینیوم به عنوان الکترود‌ها برای اتصال با مدار‌های خارجی عمل می‌کنند، به دلیل تماس مداوم و جداسازی بین ماسک و دستکش، یک ولتاژ و جریان‌ای سی AC در ترمینال‌های الکترود به دست می‌آید. هنگامی که نانوژنراتور تریبوالکتریک در حالت فشرده خود قرار دارد، سطوح ماسک و دستکش با یکدیگر تماس می‌گیرند و یون‌های بین آن‌ها را منتقل می‌کنند.

شکل‌گیری بار استاتیک سطح یا تریبوالکتیکاسیون بین برخی از مواد خاص تریبوالکتریک در هنگام تماس با یکدیگر رخ می‌دهد.

در اینجا، دستکش‌های نیتریل به صورت مثبت شارژ می‌شوند و ماسک سه لایه به صورت منفی شارژ می‌شود. هنگامی‌که این دو بخش از هم جدا شوند، به دلیل القاء الکترواستاتیک، بار متضاد روی الکترود‌های متصل ایجاد می‌شود. اختلاف پتانسیل ایجاد شده بین الکترود‌ها باعث می‌شود که آن‌ها از طریق مدار خارجی جریان پیدا کنند. مقدار ولتاژ و جریان تولید شده به نیروی مکانیکی کاربردی موجود در دستگاه بستگی دارد.

انرژی برداشت شده در یک خازن برای دستگاه‌های الکترونیکی مانند پیشخوان‌های دیجیتال، ساعت مچی، نمایشگر‌های LUMEX و ال‌ای دی LED ذخیره می‌شود.

این تیم کاربرد MG-CS TENG خود را به‌عنوان یک حسگر لمسی برای توزیع ضدعفونی‌کننده دست نشان داد. این ابزار با استفاده از ال او تی (IoT) برای نظارت از راه دور و کنترل توزیع ضدعفونی‌کننده با استفاده از تلفن هوشمند یکپارچه شد.

باستیت گفت: رویکرد ما آلودگی میکروپلاستیک در محیطی را کاهش داده و از شیوع کرونوویروس جلوگیری می‌کند.