تشتمل البطارية الجديدة التي تعمل بالهواء على خاصية التدمير الذاتي للأجهزة الحساسة
طور الباحثون في جامعة رايس وجامعة ولاية كارولينا الشمالية بطارية قابلة للتمدد تسحب الرطوبة من الهواء لتوليد الكهرباء، مما يلغي الحاجة إلى الإلكتروليتات السائلة التقليدية أثناء تشغيل الأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT). تستخدم البطارية المنشطة بالرطوبة (MAB) أنود مغنيسيوم وكاثود كلوريد الفضة/الفضة وغشاء السليلوز المملوء بأملاح كلوريد الليثيوم. يمتص الغشاء الرطوبة من الهواء المحيط، ويذيب الأملاح لتكوين إلكتروليت يسمح للبطارية بإنتاج تيار كهربائي. ونظرًا لأن البطارية تظل غير نشطة داخل العبوة المغلقة، فيمكن تخزينها لفترات طويلة قبل الاستخدام. ويقول الباحثون إن التصميم يزيل أيضًا الشوارد السامة والقابلة للاشتعال الموجودة عادة في البطاريات التقليدية. وأظهر الفريق أن البطارية يمكن أن تعمل حتى في البيئات منخفضة الرطوبة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات تتراوح بين أجهزة مراقبة الصحة القابلة للارتداء والروبوتات المصغرة إلى أجهزة الاستشعار عن بعد. قال أماي باندودكار، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة ولاية كارولينا الشمالية والمؤلف المشارك للبحث: “تعمل بطاريتنا على التخلص من الإلكتروليتات السامة والقابلة للاشتعال لأنها تعمل أساسًا بالمياه المالحة”. “وبما أنه لا ينشط إلا بعد تعرضه للهواء المحيط، فإنه يظل غير نشط أثناء وجوده داخل عبوات محكمة الغلق، مما يمنحه فترة صلاحية أطول.” على عكس العديد من البطاريات القابلة للتمدد التي تعتمد على التوصيلات الكهربائية السربنتينية، فإن التصميم الجديد مستوحى من حيوان البنجولين. تستخدم البطارية هياكل متداخلة تشبه الحجم تعمل على تقليل المساحة الفارغة التي يتم إنشاؤها أثناء التمدد، مما يساعد في الحفاظ على كثافة الطاقة أثناء الانحناء أو الالتواء أو التوسع. وقال راودل أفيلا، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية بجامعة رايس والمؤلف المشارك للدراسة: “تلعب الميكانيكا دورًا رئيسيًا في جعل هذه البطاريات قابلة للتمدد وعملية”. “كشفت نماذجنا كيف يمكن للتكديس المستوحى بيولوجيًا والموصلات البينية القابلة للتمدد أن يعيد توزيع التشوه في جميع أنحاء البطارية، مما يحافظ على الأداء في ظل الانحناء والالتواء والتمدد مع تقليل المساحة الفارغة التي تقلل عادةً من كثافة الطاقة.” استخدم الباحثون البطارية لتشغيل مقياس التأكسج اللاسلكي عبر تقنية Bluetooth لمدة تصل إلى 30 ساعة، مما يدل على أداء مماثل للبطاريات التقليدية المستخدمة في الأجهزة المماثلة. التدمير الذاتي المدمج: بالإضافة إلى توفير الطاقة، قام الباحثون بدمج “مفتاح إيقاف” يعمل بالرطوبة، مصمم لتدمير الأجهزة الإلكترونية في حالة العبث بها. تقوم الآلية بتخزين خليط جاف من مسحوق الألمنيوم واليود داخل حجرة مغلقة. إذا حاول شخص ما فتح الجهاز أو إزالته، فسيتم اختراق الحجرة، مما يسمح للرطوبة المجمعة بالوصول إلى المواد الكيميائية. ويولد التفاعل الناتج حرارة كافية لإشعال النيران في الجهاز وتدمير إلكترونياته. وكدليل على المفهوم، قام الباحثون بدمج النظام في جهاز استشعار لاسلكي للغاز. تم تدمير الجهاز بالكامل، بما في ذلك إلكترونيات CMOS المدمجة، في غضون ثلاث دقائق من التنشيط. وقال أبراهام فاسكيز جواردادو، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة ولاية كارولينا الشمالية والمؤلف المشارك للبحث: “إن هذه البطارية هي أكثر بكثير من مجرد دليل أكاديمي على المفهوم؛ إنها مصدر طاقة عملي قادر على تشغيل إنترنت الأشياء والأجهزة الطبية اليومية”. “يثبت هذا المستوى من الأداء أن تقنية البطاريات هذه جاهزة لتشغيل جيل جديد تمامًا من الأجهزة والتطبيقات الإلكترونية.” لاحظ الباحثون أيضًا أن البطارية خفيفة الوزن، ومتوافقة حيويًا، وقابلة للتحلل الحيوي، ومصممة باستخدام مواد غير سامة، مما يجعلها بديلاً محتملاً لبطاريات الليثيوم أيون للإلكترونيات المرنة والأجهزة الطبية التي تستخدم لمرة واحدة. ونشرت الدراسة في مجلة Science Advances.
تم النشر: 2026-07-02 00:59:00
