হাইড্রোজেল-প্রলিপ্ত তরল ধাতু একটি আশাব্যঞ্জক শক্তি সঞ্চয়কারী যন্ত্র

নর্থ ক্যারোলিনা স্টেট ইউনিভার্সিটির বিজ্ঞানীরা এমন একটি যন্ত্র তৈরি করেছেন যা শুধুমাত্র জৈবিকভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ নরম উপকরণ ব্যবহার করে নমনীয়, ইলাস্টিক শক্তি সংগ্রহ করে: তরল ধাতু এবং হাইড্রোজেল নামে পরিচিত নরম পলিমার। গ্রুপের মতে, এটি অন্যান্য এনার্জি স্টোরেজ প্রযুক্তির তুলনায় কম বিদ্যুৎ উৎপাদন করে এবং জল ও বাতাস উভয়ই চালাতে পারে। চূড়ান্ত দলিল উন্নত সামগ্রী পত্রিকায় প্রকাশিত। দলটি মনে করে যে নতুন এনসিএসইউ ডিভাইসটি পরিধানযোগ্য ডিভাইসগুলিকে শক্তি দেওয়ার এবং বাইরের শক্তির উত্সের প্রয়োজন ছাড়াই তাদের নিজেরাই চার্জ করার প্রতিশ্রুতি দেয়।

“প্রচুর যান্ত্রিক শক্তি আছে, যেমন বায়ু গতি শক্তি, তরঙ্গ, শরীরের গতিবিধি এবং ইঞ্জিন থেকে কম্পন।” সহ-লেখক মাইকেল ডিকি বলেছেন, এনসিএসইউতে রাসায়নিক এবং দ্বি -আণবিক প্রকৌশলী। “আমরা এমন একটি যন্ত্র তৈরি করেছি যা এই ধরনের যান্ত্রিক গতিকে বিদ্যুতে রূপান্তর করতে পারে। এবং একটি উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল এটি পুরোপুরি পানির নিচে কাজ করে।”

এনসিএসইউ বিজ্ঞানীরা বিশেষভাবে অনুপ্রাণিত হয়েছিলেন 2013 নথি কোরিয়ান গবেষকদের দ্বারা। 2013 সালে, গবেষকরা দেখেছেন যে তারা একটি একক থেকে শক্তি সংগ্রহ করতে পারে ডবল লেয়ার ইলেকট্রিক ক্যাপাসিটর (ইএলসিডি) দুটি অনমনীয় ইলেক্ট্রোডের মধ্যে চেপে থাকা পানির ফোঁটাগুলি টিপে ইচ্ছামত ক্যাপাসিটর পূরণ করে। যাইহোক, কঠোরতা একটি ঘাটতি হিসাবে পরিণত হয়েছিল, কারণ শক্ত ইলেক্ট্রোডকে উপরে এবং নীচে সরিয়ে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করা হয়েছিল। ডিকি এবং তার সহ-লেখকরা এই প্রযুক্তির একটি নমনীয় সংস্করণ তৈরি করতে চেয়েছিলেন।

ডিকির মতে, চাবিটি একটি জল-শোষণকারী হাইড্রোজেল এবং বর্তমানের একটি তরল ধাতব খাদযুক্ত একটি গ্যালিয়াম লেপযুক্ত প্রমাণিত হয়েছিল। জল-দ্রবণীয় লবণ (আয়ন) ধাতুর পৃষ্ঠে একত্রিত হয়ে একটি ক্যাপাসিটরের মতো বৈদ্যুতিক ডবল স্তর তৈরি করে। তরল ধাতুর বিকৃতি এলাকা বাড়ায়, এবং পৃষ্ঠের ক্ষেত্র যত বড় হবে, প্ররোচিত লোড তত বেশি। যখন বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয়, তার সাথে সংযুক্ত একটি তার ব্যবহার করা যেতে পারে।

“যেহেতু ডিভাইসটি নরম, যেকোন যান্ত্রিক নড়াচড়া এটি নমন, স্ট্রেচিং এবং বেন্ডিং সহ বিকৃত হতে পারে।” ডিকি বলল। “এটি যান্ত্রিক শক্তি সঞ্চয়ের জন্য এটি বহুমুখী করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোজেল স্থিতিস্থাপক এবং এটি তার মূল দৈর্ঘ্যের পাঁচ গুণ পর্যন্ত প্রসারিত হবে।”

ডিকি এবং তাই। তারপর তারা তাদের যন্ত্রের শক্তি সঞ্চয় ক্ষমতা পরীক্ষা করে একটি ইলেকট্রোড বিকৃত করে এবং ফলাফলকে অন্য আকৃতিবিহীন ইলেক্ট্রোডের সাথে তুলনা করে। তারা দেখেছে যে কয়েক মিলিমিটারের বিকৃতি প্রায় 0.5 মেগাওয়াট শক্তির ঘনত্ব তৈরি করতে পারে^-২, অন্যান্য জনপ্রিয় এনার্জি স্টোরেজ ডিভাইসের সাথে তুলনা করা যেতে পারে।

যাইহোক, ডিভাইসটির তার প্রতিযোগীদের উপর একটি বড় সুবিধা রয়েছে: এই প্রতিযোগীরা সাধারণত ভেজা পরিবেশে ভাল কাজ করে না। ডিকির মতে, এটি বায়োমেডিক্যাল, স্পোর্টসওয়্যার, সফট রোবট, ই-স্কিন এবং সামুদ্রিক পরিবেশে ব্যবহার সহ আরও সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন খুলে দেয়। তাদের ডিভাইসটি কয়েকটি সহজ ধাপে তৈরি করা খুব সহজ।

তাদের প্রযুক্তি ব্যবহার করে, এনসিএসইউ গবেষকরা একটি স্ট্রেচিং সেলফ-স্টিয়ারিং সেন্সর তৈরি করেছেন যা আঙুলের গতিবিধি বুঝতে পারে। “আঙুলের বাঁকানো কোণ বাড়ানো বিকৃতি বৃদ্ধি করে এবং ফলস্বরূপ, বর্তমান বৃদ্ধি পায়,” তারা লিখেছে। সেন্সর হাঁটার সময় কনুই এবং হাঁটুর নড়াচড়া থেকে শক্তি সংগ্রহ করতে পারে।

যাইহোক, কিছু সম্ভাব্য সমস্যা আছে। হাইড্রোজেলের জল সময়ের সাথে বাষ্পীভূত হয়, যা তার স্থিতিস্থাপকতাকে প্রভাবিত করে এবং তার পরিবাহিতা পরিবর্তন করে। যাইহোক, ডিভাইসে লিথিয়াম ক্লোরাইড লবণ যোগ করে এটি হ্রাস করা যেতে পারে। গ্যালিয়াম সময়ের সাথে সাথে জারণ করতে থাকে এবং গবেষকরা লক্ষ করেছেন যে কয়েক হাজার চক্রের পরে শক্তির সম্ভাবনা হ্রাস পায়। এর ফলে দীর্ঘ সময় ধরে কম শক্তি উৎপাদন হতে পারে। এবং এখনও হাইড্রোজেলের বিকৃতিতে সামান্য শক্তি ব্যয় করা হয়; এমনকি নরম জেল শক্তি রূপান্তর দক্ষতা বৃদ্ধি করতে পারে।

ডিকির মতে, নতুন এনসিএসইউ ডিভাইসটি মূলত ধারণার প্রমাণ। বাতাস এবং সমুদ্রের wavesেউ থেকে শক্তি সংগ্রহ করার জন্য তারা কীভাবে তাদের প্রযুক্তি খাপ খাইয়ে নিতে পারে সেদিকেও তাকিয়ে আছে। এবং ডিকি এবং তার দল মনে করে যে তারা তাদের ডিভাইসের শক্তির ঘনত্ব আরও বাড়ানোর উপায় খুঁজে পেতে পারে।

এটি করার একটি উপায় হল ধাতুকে ছোট ছোট ফোঁটায় ভেঙে একটি নির্দিষ্ট আয়তনের জন্য এলাকা বাড়ানো। বিকল্পভাবে, আপনি বিদ্যুৎ সরবরাহ বাড়িয়ে (এবং এইভাবে তাত্ক্ষণিক সর্বোচ্চ শক্তি) ডিভাইসটিকে প্রাক-বন্ধ করে শিথিল করার অনুমতি দিতে পারেন। অথবা আপনি পাওয়ার আউটপুট বাড়ানোর জন্য ক্যাপাসিটরের প্রি-চার্জ করতে পারেন। অবশেষে, লেখকরা উপসংহারে এসেছেন, “নীতিগতভাবে, অন্যান্য সামগ্রী, যেমন আয়নিক তরল বা ব্যাটারি ইলেক্ট্রোলাইট, কর্মক্ষমতা বাড়ানোর জন্য অনুসন্ধান করা যেতে পারে।”

DOI: উন্নত সামগ্রী, 2021। 10.1002 / adma.202103142 (DOI সম্পর্কে)।