با ماسک و دستکش جراحی، نانوژنراتور تریبوالکتریک ساخته شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، 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 یکبار مصرف، مانند ماسک‌های صورت، دستکش و کیت‌های PPE، به طور قابل توجهی آلودگی پلاستیکی در سراسر جهان را به دلیل کمبود سیستم بازیافت مناسب، افزایش داده است.

سید عبدال باسیت و آرنکومار چاندراسخار از آزمایشگاه سیستم‌های حسگری در انستیتوی فناوری ولور در هند، روش جدیدی برای تبدیل زباله‌های ادوات محافظتی به حسگر ارائه کرده است. 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 Nano Energy به چاپ رسانده است برای اولین بار این دو دانشمند نشان می‌دهند 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 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 نفر فلزی نیز آن را پشتیبانی می‌کند تا دستگاه بتواند با فشار داده شدن و رهایش، سیگنال‌های الکتریکی ایجاد کند.

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 جریان AC در ترمینال‌های الکترود به دست می‌آید. هنگامی که MG-CS Teng 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 بر 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 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 IoT برای نظارت از راه دور و کنترل توزیع ضدعفونی‌کننده با استفاده از تلفن هوشمند یکپارچه شد.

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