ابتكار يعيد رسم ملامح الأجهزة الذكية.. بطارية مرنة تشبه معجون الأسنان

طوّر باحثون في جامعة لينكوبينغ السويدية بطارية مرنة وقابلة للتشكيل يمكنها اتخاذ أي شكل أو هيئة، ما يُعد تقدماً واعداً في عالم الأجهزة القابلة للارتداء والتكنولوجيا المرنة.

ويكمن سر هذا الابتكار في استخدام أقطاب كهربائية سائلة بدلاً من الصلبة، وهو ما مكّن البطارية من الحفاظ على أدائها حتى في حالات اللف والتمديد.

ووفق "إنترستينغ إنجينيرينغ"، جرّب الباحثون بطاريتهم الجديدة في تشغيل مصباح LED أحمر، وقد أظهرت البطارية قدرتها على العمل بكفاءة سواء في حالتها الطبيعية أو عند ثنيها وتمديدها، مما يفتح المجال أمام استخدامها في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية المرنة.

في ظل تقديرات تشير إلى أن تريليون جهاز سيتصل بالإنترنت خلال العقد المقبل، وخاصة الأجهزة المرنة والمنسوجات الذكية، تبرز أهمية تطوير بطاريات خفيفة، مرنة، وصديقة للبيئة يمكن دمجها بسهولة دون التأثير على حركة المستخدم أو راحته.

أكبر مكون في جميع الأجهزة
وصرح أيمن رحمان الدين، الأستاذ المساعد بجامعة لينكبوينغ، في بيان صحفي: "البطاريات هي أكبر مكون في جميع الأجهزة الإلكترونية، وكثيراً ما تكون صلبة وضخمة الحجم، ولكن مع بطارية ناعمة ومريحة، لا توجد قيود تصميمية، يمكن دمجها في الأجهزة الإلكترونية بشكل مختلف تماماً وتكييفها مع المستخدم".

وتضمنت المحاولات السابقة لصنع مثل هذه البطاريات استخدام معادن سائلة مثل الغاليوم، ولم تكن هذه المادة تُستخدم إلا كقطب موجب (أنود)، ولكنها كانت تحمل أيضاً خطر التصلب أثناء عملية الشحن أو التفريغ، مما أعاق استخدامها التجاري.

ولجأ رحمن الدين وفريقه البحثي في مختبر الإلكترونيات العضوية (LOE) بالجامعة إلى البوليمرات المترافقة والليغنين، وهو منتج ثانوي لتصنيع الورق، لبناء بطاريتهم السائلة.

وقال صرح رحمن الدين: "صُنعت البوليمرات المترافقة مثل PEDOT وPACA في مختبرنا من خلال عمليات كيميائية تتضمن المونومرات (الوحدات البنائية للبوليمرات)، ورغم أنها مواد صناعية، إلا أننا اتخذنا قرارا فعالاً بتقليل استخدام المعادن النادرة أو الخطرة في بطاريتنا، بما يتماشى مع هدفنا الأوسع المتمثل في الاستدامة".

معجون أسنان
وأوضح رحمان الدين قائلاً: "الملمس أشبه بمعجون الأسنان، يمكن استخدام هذه المادة، على سبيل المثال، في طابعة ثلاثية الأبعاد لتشكيل البطارية بالشكل الذي ترغب به، وقام الباحثون بشحنها وتفريغها 500 مرة، وحافظت البطارية على أدائها، ومن المثير للاهتمام أن البطارية مُددت إلى ضعف طولها، وظلت تعمل بكفاءة، ومن المهم بنفس القدر أن البطارية مصنوعة من مواد مستدامة".

صعوبات التصميم
ولا يزال أمام الباحثين بعض الصعوبات في هذا التصميم، فبينما تعمل البطارية بأي شكل أو هيئة، فإن جهدها لا يزال محدوداً بـ 0.9 فولت، ويعمل الفريق الآن على إضافة مكونات إضافية لزيادة الجهد.

وقال رحمان الدين : "أحد الخيارات التي نستكشفها هو استخدام الزنك أو المنغنيز، وهما معدنان شائعان في قشرة الأرض، وعلى الرغم من كونهما غير عضويين، إلا أن هذين المعدنين متوفران بكثرة، وتركيبهما الكيميائي للبطاريات قادر على العمل في محلول إلكتروليت مائي غير سام، مما يجعله مناسباً للأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء".