علماء يبتكرون بطارية مرنة وقابلة للغسل

حقّق باحثون من جامعة كولومبيا البريطانية (UBC) إنجازًا علميًا بارزًا قد يغيّر مستقبل الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء، إذ تمكنوا من تطوير أول بطارية مرنة وقابلة للغسل في العالم.

وتعمل هذه البطارية بكفاءة حتى عند لفّها أو شدّها إلى ضعف طولها الطبيعي، أو حتى بعد غسلها في الغسالة.

وقال الدكتور نجوك تان نجوين، الباحث بعد الدكتوراه في كلية العلوم التطبيقية في الجامعة: "تُعدّ الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء سوقًا كبيرة، والبطاريات القابلة للتمدّد ضرورية لتطويرها. ومع ذلك، حتى الآن، لم تكن البطاريات القابلة للتمدّد قابلة للغسل. وهذا إضافة حاسمة إذا أردنا أن تتحمّل متطلبات الاستخدام اليومي".

وتقدّم البطارية التي طورها نجوين وزملاؤه العديد من التطورات الهندسية. ففي البطاريات العادية، تكون الطبقات الداخلية مواد صلبة محاطة بغلاف صلب. أما فريق جامعة كولومبيا البريطانية فقد جعل المركبات الرئيسية - وهي الزنك وأكسيد المنغنيز - قابلة للتمدّد عن طريق طحنها إلى قطع صغيرة ثم دمجها في بلاستيك مطاطي أو بوليمر. وتتكوّن البطارية من طبقات عدة رقيقة جدًا من هذه البوليمرات، ملفوفة داخل غلاف من نفس البوليمر. هذا البناء يخلق سدًا محكمًا ضدّ الهواء والماء، يضمن سلامة البطارية من خلال الاستخدام المتكرّر.

واقترحت بهار إيرانبور، طالبة الدكتوراه في الفريق، وضع البطارية في الغسالة لاختبار قدرتها على تحمّل الماء. وحتى الآن، صمدت البطارية لمدة 39 دورة غسيل، ويتوقع الفريق تحسين متانتها أكثر مع استمرار تطوير التكنولوجيا.

وقالت إيرانبور: "قمنا بوضع نماذجنا الأولية في دورة غسيل فعلية في كل من الغسالات المنزلية والتجارية. خرجت سليمة وعملية، وهذا أتاح لنا أن نعرف أن هذه البطارية قوية حقًا".

كما أن اختيار كيمياء الزنك وأكسيد المنغنيز يوفّر ميزة مهمّة أخرى. وقال الدكتور نجوين: "اخترنا الزنك والمنغنيز لأنهما أكثر أمانًا للأجهزة التي يتمّ ارتداؤها بالقرب من الجلد، من بطاريات الليثيوم أيون التي يمكن أن تنتج مركبات سامة عند تكسّرها".

ويتمّ حاليًا العمل على زيادة قوة البطارية وعمرها التشغيلي، ولكن الابتكار جذب بالفعل اهتمامًا تجاريًا. ويعتقد الباحثون أنه عندما تكون البطارية الجديدة جاهزة للمستهلكين، يمكن أن تكلّف نفس سعر البطارية القابلة للشحن العادية.

وقال الدكتور جون مادن، الأستاذ في الهندسة الكهربائية والحاسوبية ومدير مختبر المواد والعمليات المتقدّمة في جامعة كولومبيا البريطانية الذي أشرف على العمل: "المواد المستخدمة رخيصة للغاية، لذلك إذا تمّ إنتاجها بأعداد كبيرة، فسيكون سعرها رخيصًا". بالإضافة إلى الساعات والرقائق لقياس العلامات الحيوية، يمكن أيضًا دمج البطارية مع الملابس التي يمكن أن تغيّر لونها أو درجة حرارتها بشكل نشط.

وأضاف: "الأجهزة القابلة للارتداء تحتاج إلى الطاقة. ومن خلال إنشاء خلية ناعمة وقابلة للتمدّد وقابلة للغسل، فإننا نجعل الطاقة القابلة للارتداء مريحة وعملية".

هذا الإنجاز العلمي يعدّ قفزة نوعية في مجال الأجهزة القابلة للارتداء، حيث يفتح الباب أمام تطوير أجهزة أكثر مرونة ومتانة وقابلية للاستخدام اليومي