رقیب جدید پنل‌های خورشیدی از دریا می‌آید؛ محققان به کمک جلبک برق تولید کردند!

دانشمندان به تازگی موفق شده‌اند ماده‌ای سبک و پایدار از جلبک دریایی بسازند که همزمان که عایق حرارتی است، با هر فشار کوچکی برق تولید می‌کند و در برابر آتش هم مقاوم است. این فوم جدید حاصل همکاری محققانی از اسپانیا و کره است و از ترکیب جلبک قهوه‌ای و نانومواد پیشرفته ساخته شده است. جزئیات بیشتر را در شهر سخت افزار دنبال کنید.

فوم ساخته شده از جلبک

به گفته eladelantado، ماده‌ای که در این پژوهش معرفی شده، ظاهری شبیه به فوم‌های بسته‌بندی سبک دارد، اما عملکرد آن کاملا متفاوت است. این فوم از دو عنصر اصلی به نام سدیم آلژینات و MXene ساخته شده است. سدیم آلژینات یک پلیمر طبیعی است که از جلبک دریایی استخراج می‌شود و بسیار پایدار و زیست تخریب پذیر است، حتی در برابر شعله هم مقاوم است.

MXene هم نانوماده‌ای پیشرفته از جنس کربید تیتانیوم است که به شکل ورقه‌های بسیار نازک در ساختار فوم پراکنده سده و مسیرهای رسانای برق توسط این ماده تشکیل می‌شوند.

برای ساخت این فوم هم ترکیب جلبک و MXene به صورت مایع در می‌آید و سپس به روش انجماد و خشک کردن، تبدیل به یک فوم بسیار سبک می‌شود که چگالی آن تنها 0.02 گرم بر سانتی متر مکعب است. این عدد تقریبا به چگالی یونولیت نزدیک است.

ساختار درونی این فوم هم پر از حفره‌های یخ زده است که گرما را به سختی عبور می‌دهند و باعث می‌شوند این ماده عایق حرارتی بسیار خوبی باشد. بجز آن، این حفره‌ها کمک می‌کنند که در هنگام خم شدن یا فشار، بین جلبک و ماده MXene اصطکاک ایجاد شود و همین اصطکاک هم باعث تولید برق می‌شود. بد نیست بدانید که به این پدیده اثر TENG گفته می‌شود.

یکی از جذاب‌ترین ویژگی‌های فوم جدید، مقاومت بسیار بالای آن در برابر حرارت و شعله است. در آزمایش‌ها زمانی که این ماده در معرض شعله مستقیم با دمای حدود 870 درجه سلسیوس قرار گرفت، تنها در کمتر از دو ثانیه خاموش شد. بدون اینکه هیچ نوع دود سمی مانند هیدروژن سیانید یا دیوکسین تولید کند، در حالی که معمولا این دودها را در فوم‌های معمولی می‌بینیم.

از طرفی این فوم می‌تواند نقش یک ژنراتور نانویی را هم ایفا کند چرا که به محض وارد شدن فشار، اصطکاک بین ورقه‌های MXene و سطح آلژیناتی باعث تولید برق می‌شود، این برق به اندازه‌ای است که می‌تواند 20 لامپ LED کوچک را روشن کند.

از همه جالب‌تر اینکه زمانی که دمای محیط به بالای 200 درجه سانتی گراد برسد، مقاومت الکتریکی آن شدیدا کاهش پیدا می‌کند و به خاطر همین ویژگی، این ماده می‌تواند به عنوان حسگر حرارتی خودکار عمل کند. در نتیجه اگر به مدار ساده‌ای متصل شود، می‌تواند در صورت بالا رفتن بیش از حد دما، به صورت خودکار هشدار بدهد یا جریان برق را قطع کند، بدون اینکه به قطعه اضافی نیازی باشد.

حالا با توجه به وزن بسیار پایین، مقاومت بالا در برابر شعله، توانایی تولید برق و حساسیت به گرما، این فوم تبدیل به یک گزینه چندمنظوره برای کاربردهای صنعتی خواهد بود. برخی محققان به دنبال این هستند که این فوم‌ها را در دیوارها و کف خانه استفاده کنند تا در حین راه رفتن ساکنان خانه‌ها برق تولید شود.

این فوم می‌تواند به عنوان یک جداکننده سبک و غیر سمی، بین سلول‌های باتری‌های لیتیومی هم قرار بگیرد تا ایمنی بیشتری فراهم کند.

مزایای زیست محیطی

برخلاف بسیاری از مواد صنعتی که سمی و تجزیه‌ناپذیر هستند، این فوم جدید پایه زیستی و پایداری دارد. بخش اصلی آن سدیم آلژینات است که همانطور که اشاره کردیم از جلبک قهوه‌ای دریایی به دست می‌آید. در فرآیند تولید، جلبک به طور کامل پودر و فرآوری می‌شود، در نتیجه در محصول نهایی هیچ ماده فاسد شدنی وجود ندارد و در صورت سوختن هم فقط خاکستر غیر سمی تولید می‌شود.

ماده دیگر MXene است که با وجود اینکه فرایند تولید آن انرژی‌بر است، اما کاملا قابل بازیافت است و می‌توان آن را به رنگ‌دانه‌های دی‌اکسید تیتانیوم تبدیل کرد.