پژوهشگران دانشگاه کوئین مری و امپریال کالج لندن موفق به طراحی و ساخت نوعی ژنراتور رطوبتی-الکتریکی (MEG) شدهاند که تماماً از مواد در دسترس و خوراکی مانند ژلاتین، نمک طعام و کربن فعال تشکیل شده است. این نوآوری برخلاف باتریها و قطعات الکترونیکی مرسوم که مملو از پلاستیکهای مخرب و فلزات سنگین سمی هستند، کاملاً با محیط زیست سازگار است و پس از پایان عمر مفیدش به صورت ایمن در طبیعت تجزیه میشود. اهمیت این اختراع در این است که رطوبت محیطی را که همیشه به عنوان یک عامل آسیبرسان و محدودکننده برای مدارهای الکترونیکی شناخته میشد، به یک منبع انرژی پایدار و کاربردی تبدیل کرده است.
محققان میگویند هدف اصلی آنها تغییر اساسی فلسفه طراحی مواد الکترونیکی بوده است تا ثابت کنند تجهیزات با کارایی بالا لزوماً نیازمند مواد گرانقیمت یا فرایندهای پیچیده نیستند. فرایند ساخت این دستگاه برپایه آب است و وقتی محلول ژلاتین و نمک خشک میشود، بهطور خودکار یک ساختار سهلایه ایجاد میکند. این ساختار به گونهای طراحی شده است که به محض تماس با رطوبت موجود در اتمسفر یا بخار برخاسته از پوست انسان، اجازه حرکت به یونها را میدهد و همین جابهجایی یونی منجر به تولید جریان الکتریسیته میشود.
دکتر «مینگ دانگ» از دانشگاه کوئین مری لندن اشاره میکند که آنها توانستهاند با این اجزای ساده به نتایجی برسند که پیشتر فقط با فرایندهای بسیار دشوار یا مواد کمیاب ممکن بود.
ژنراتور رطوبتی مبتنیبر نمک و ژلاتین
طبق یافتههای منتشرشده در ژورنال Nano Energy، یک واحد کوچک از این ژنراتور میتواند فقط با جذب رطوبت هوا، به مدت بیش از ۳۰ روز بهطور مداوم ولتاژی در حدود ۱ ولت تولید کند. با سریکردن این واحدها، محققان توانستند به ولتاژ ۹۰ ولت و جریان ۵.۰۸ میلیآمپر دست یابند که برای روشنکردن همزمان ۴۰ لامپ LED کاملاً کافی است. این ویژگیها میتوانند انرژی سنسورهای پوشیدنی، پچهای پوستی مانیتورینگ سلامت و حسگرهای کشاورزی در نقاط دوردست را تأمین کنند؛ یعنی مکانهایی که تعویض مداوم باتری در آنها عملاً غیرممکن یا بسیار دشوار است.
علاوهبر تولید برق، این اختراع یک سنسور فوقحساس و سازگار با بدن انسان است. این سیستم به دلیل حساسیت بالا به تغییرات جزئی رطوبت، قادر است الگوهای تنفسی فرد را به صورت لحظهای ردیابی کند، کلمات را از طریق سنجش رطوبت بازدم تشخیص دهد و حتی به عنوان یک حسگر مجاورتی بدون نیاز به لمس عمل کند.
تمامی این قابلیتها بدون نیاز به هیچگونه باتری جانبی در دستگاههای سلامتمحور و رابطهای انسان و ماشین قابل استفاده هستند. درنهایت، بزرگترین مزیت این فناوری در پایان عمر آن قابل مشاهده است؛ این ژنراتور ظرف چند هفته در خاک ناپدید یا در آب حل میشود و اجزای آن بدون نیاز به مواد شیمیایی خطرناک قابل بازیابی و استفاده مجدد هستند که این موضوع گامی بزرگ به سوی تحقق اقتصاد چرخشی در صنعت الکترونیک محسوب میشود.