ساعات تعمل بدون بطاريات تستخدم أفلام رقيقة لتوليد الطاقة من حرارة الجسم

تعتبر الساعات التي تعمل بدون بطاريات ابتكارًا ثوريًا في عالم التكنولوجيا القابلة للارتداء. تعتمد هذه الساعات على مولدات حرارية تقوم بتحويل الفارق في درجات الحرارة بين سطح الجسم والبيئة المحيطة إلى طاقة كهربائية. ومع ذلك، واجهت عملية تصنيع هذه المولدات كأفلام رقيقة تحديات علمية كبيرة، حيث أن السماكة الاستثنائية لهذه الأفلام تجعل حرارة الجسم تمر عموديًا عبرها إلى الهواء المحيط، مما يحد من توليد الكهرباء.

التحديات التقليدية في تصميم المولدات الحرارية

تجاوز المهندسون في السابق هذه المشكلة عن طريق طي المواد أو بناء هياكل ثلاثية الأبعاد ضخمة، مما أثر سلبًا على خفة ومرونة الأفلام. لكن فريق بحثي من جامعة سيول الوطنية توصل إلى حل مبتكر يحافظ على تصميم الجهاز مسطحًا تمامًا. تم توضيح هذا الإنجاز في مجلة “Science Advances”، حيث قدموا مولدًا حراريًا جديدًا يسمى “المولد الحراري الزائف العرضي”.

آلية عمل المولد الحراري الزائف العرضي

بدلاً من السماح للحرارة بالهروب مباشرة، صمم الباحثون قاعدة سيليكون مرنة خاصة. من خلال تضمين جزيئات النحاس الموصلة للحرارة في مناطق محددة من هذه القاعدة، يتم توجيه حرارة الجسم لتتحرك بشكل جانبي عبر المادة. هذا التحرك الجانبي يخلق مناطق دافئة وباردة متجاورة على السطح المسطح، مما يحاكي تأثيرًا فيزيائيًا معقدًا حيث تتحرك الحرارة والتيارات الكهربائية بزاوية قائمة.

المرونة وسهولة التصنيع

تظل جميع مكونات الجهاز قابلة للتصنيع باستخدام عملية طباعة تعتمد على الحبر، مما يجعلها مرنة وقابلة للتوسع. يمكن تجميع المكونات بشكل وحدات، مثل قطع البناء، لتناسب أشكال وأحجام مختلفة. هذه المنصة الجديدة تمهد الطريق لجيل جديد من الأجهزة الذكية القابلة للارتداء التي تعمل بالطاقة الذاتية وتكون مريحة عند ارتدائها على الجلد.