کوی دانش - kooy

برداشت انرژی از جنبش های طبیعی در بدن انسان، بوسیله یک قطعه الکترونیکی انعطاف پذیر

برداشت انرژی از جنبش های طبیعی در بدن انسان، بوسیله یک قطعه الکترونیکی انعطاف پذیر
03 خرداد
16:30 1394
پژوهشگران، قطعات الکترونیکی نازک و قابل انعطافی برای برداشت انرژی مکانیکی از جنبش های طبیعی موجود در بدن انسان ساخته اند که بازده بالایی دارد. در این دستاورد، علاوه بر پیشرفت در فرآوری مواد که به منظور امکان پذیر ساختنِ تولید این گونه قطعات غشائی نازک صورت گرفت، مدل های تحلیلی دقیقی نیز به منظور دستیابی به امکان پیشگوییِ میزانِ خروجی الکتریکی به دست آمده از قطعات برداشت انرژی مکانیکی، تهیه گردید. این پیشگویی ها، برای تعیین پارامترهای کلیدی طراحی و تعیین خواص مواد مورد نیاز، ضروری است.

توضیح عکس: آرایه ای از نانو نوارها از جنس تیتانات زیرکونات سرب (قسمت طلایی پایین عکس) که بر روی یک ورقه پلیمری نازک و انعطاف پذیر (قهوه ای رنگ) نصب شده، با هر ضربان قلب، یک پالس جریان الکتریکی تولید می کند. پالس های تولید شده، یکسوسازی می شود (تراشه مشکی رنگ در وسط عکس) و از آنها برای شارژ کردن یک میکروباتری (تراشه نقره ای رنگ در بالای عکس) استفاده می گردد. توان خروجی این سیستم، برای به کار انداختن قطعات الکترونیکی کاشتنی از قبیل دستگاه تنظیم ضربان قلب، کافی است.
این عکس توسط «جان راجِرز» از دانشگاه ایلینوی واقع در منطقه اوربانا شامپاین آمریکا تهیه شده است.

این قطعات بدیع می توانند کاربردهای متنوعی داشته باشند. از جمله این کاربردها می توان به رفع نیازهای انرژی در ایمپلنت های الکترونیکی بیوپزشکی و همچنین سنسورهای پوشیدنی که با هدف درمان یا حفظ تندرستی استفاده می شوند، اشاره کرد.

پژوهشگران دانشگاه ایلینوی واقع در منطقه اوربانا شامپاین آمریکا، با همکاری سازمان های دیگر، با به کارگیری دستاوردهای کلیدی به دست آمده در زمینه فرآوری مواد و مونتاژ قطعات، به تحقیق پیرامون برداشت انرژی مکانیکی از جنبش های موجود در بدن انسان بوسیله قطعات الکترونیکی انعطاف پذیر و قابل چاپ پرداختند. قطعات مطرح در این مطالعه، ساخته شده از یک ماده سرامیکی پیزوالکتریک به نام «تیتانات زیرکونات سرب» یا PZT بود. این ماده هنگامی که دچار تغییر شکل مکانیکی شود، الکتریسیته تولید می کند. در این پژوهش، با به کارگیری طرح ها و روش های مختلفِ فرآوری مواد که تحت حمایت وزارت انرژی آمریکا تهیه شده بود، لایه های نازکی از PZT به همراه مداربندی الکترونیکی و باتری های مقیاس میلیمتری، بر روی بسترهای پلاستیکی انعطاف پذیر (پلی آمید) قرار گرفت تا قطعاتی ساخته شود که توانایی تولید و ذخیره سازی انرژی الکتریکی را داشته باشد. با کاشت یکی از این قطعات روی یک سطح متحرک مانند ماهیچه قلب، قطعه توانست توان الکتریکی کافی برای کاربرد احتمالی در قطعات بیوپزشکی مانند دستگاه تنظیم ضربان قلب و سنسورهای بیومتریک را تولید کند.

در این پژوهش همچنین تیم تحقیقاتی به اجرای مدلسازی نظری پرداخت تا برای برقرای ارتباط متقابل میان طرح های چندلایه و میزان بازده عملکردی، قواعدِ طراحی و ظرفیت های پیشگویانه لازم ایجاد شود. تست های انجام شده در محیط آزمایشگاه و در بدن جانوران زنده، علاوه بر اینکه دانش موجود درباره پدیده مرتبطِ تبدیل انرژی را گسترش داده و امکان دستیابی به یک مدل به منظور پیشگویی بازده تبدیل انرژی در وسایل تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی را فراهم ساخت، همچنین نشان داد که قطعات انعطاف پذیر PZT، نویدبخش دوام مکانیکی مناسب و همچنین پایداری بالا در محیط های بیولوژیکی می باشند.

مطالب گفته شده از سوی وزارت انرژی آمریکا، دفتر علوم، دایره علومِ انرژی های بنیادی، ارائه گردیده است. مدلسازی مکانیکی در این پژوهش، با حمایت «مؤسسه انرژی و حفظ پایداری محیط زیست» وابسته به دانشگاه نورث وِست آمریکا انجام شد. انجام آزمایش ها بر روی جانوران، توسط «نهاد مراقبت از حیوانات، آریزونا» و تحت حمایت همین نهاد به همراه «مؤسسه ملی بیومهندسی و تصویربرداری بیوپزشکی» آمریکا انجام شد.

درباره نویسنده

قاسم کیاحیرتی

قاسم کیاحیرتی

  1. Leila vahdatnia
    Leila vahdatnia 11 مهر, 23:02

    Man tarhi shabih ino sabt kardam chetori baad ekhteramo ghabl ina sabt konam va inked bishtar rajebe karbord in mozoe tozih bedid

تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
تیزهوشی فوق العاده و خطر  ژن های Autism با هم در ارتباط هستند.

تیزهوشی فوق العاده و خطر ژن های Autism با هم در ارتباط هستند.

بررسی ها نشان می دهند ژن هایی که با خطر بسیار زیاد انتشار بیماری Autism ارتباط دارند شاید با تیزهوشی فوق العاده نیز در ارتباط باشند.

مطالعه متن کامل
فورد بار دیگر ماشین GT را به صحنه آورد: GT جدید با بدنه کربن، سیستم‌های آیرودینامیکی و موتور V6 با 600 اسب بخار قدرت

فورد بار دیگر ماشین GT را به صحنه آورد: GT جدید با بدنه کربن، سیستم‌های آیرودینامیکی و موتور V6 با 600 اسب بخار قدرت

شرکت فورد در نمایشگاه NAIAS یکی دیگر از ماشین‌های شگفت‌انگیز خود را رونمایی کرد. این شرکت برای بار دوم مدل جدیدی از اسپرت‌ترین ماشین خود (مدل GT) را به نمایش درآورد. مدلی کاملاً ارتقا یافته با سیستم‌های آیرودینامیکی فعال، کاهش وزن فوق‌العاده به دلیل استفاده گسترده از کامپوزیت‌های فیبر کربن سبک‌وزن، در کنار زیرسازه‌های آلومینیومی در جلو و عقب ماشین و در نهایت موتور EcoBoost V6 با توربوی دوقلو که در قسمت میانی ماشین قرار می‌گیرد و قدرتی بیش از 600 اسب بخار به ماشین می‌دهد. هرچند هنوز اطلاعاتی از وزن دقیق ماشین منتشر نشده است، فورد قول داده است این مدل GT یکی از بهترین ماشین‌های تولید شده از نظر نسبت قدرت به وزن خواهد بود.

مطالعه متن کامل
عادات بد خوابیدن منجر به خطرات بیشتر در کنترل ارادی فرد می شود

عادات بد خوابیدن منجر به خطرات بیشتر در کنترل ارادی فرد می شود

کمبود خواب و عادات بد خوابیدن اثر منفی روی کنترل ارادی می گذارد، طوریکه خطرات شخصی و جدی برای طول عمر را به دنبال دارد. روانشناسان نتیجه گرفتند فرد محروم از خواب در معرض خطر انجام کارهای غیر ارادی و بی توجهی قرار می گیرد و در تصمیم گیری ها مردد است.

مطالعه متن کامل
هنریک فیسکر از تاندربولت Vanquish – based رونمایی می کند

هنریک فیسکر از تاندربولت Vanquish – based رونمایی می کند

طراح سابق استون مارتین، Vanquish را مجددا با بدنه فیبرکربن و صفحه نشانگر منحنیِ بی نظیر طراحی می کند.

مطالعه متن کامل
مجرای انتقال انرژی کوانتومی فوق کم هدر رفت، که انقلابی در تبدیل نورخورشید به انرژی ایجاد خواهد کرد

مجرای انتقال انرژی کوانتومی فوق کم هدر رفت، که انقلابی در تبدیل نورخورشید به انرژی ایجاد خواهد کرد

محققان موفق به ساخت مجرای انتقال انرژی نوری فوق بهینه ای شده اند که مقدار هدر رفت آن تقریبا صفر است. استفاده از نورخورشید به عنوان یک منبع انرژی به شیوه های متعددی انجام می گیرد، ازتبدیل به الکتریسیته از طریق پنل های فوتوولتائیک یا PV گرفته تا حرارت متمرکز به منظور به کار انداختن توربین های بخار و حتی تولید هیدروژن از طریق فوتوسنتز مصنوعی.

مطالعه متن کامل