אוגרים יפתרו את משבר האנרגיה?
לא בדיוק. אבל ננו-גנרטורים המחוברים לגופם של אוגרים, יכולים לעזור למכרסמים לייצר חשמל על ידי ריצה על הגלגל. בעתיד אולי יאפשרו לנו הגנרטורים הזעירים להטעין מכשירי חשמל על ידי הזזת אצבע
האם אוגרים יפתרו את משבר האנרגיה העולמי? כנראה שלא, אבל הם יכולים לפחות להצביע על הכיוון הנכון. בימים האחרונים הוכיח אוגר אחד, כי הוא מסוגל לספק חשמל באמצעות ננו-גנרטורים המחוברים לגופו. על-ידי שימוש באותה טכנולוגיה, הצליחו חוקרים מהמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה לייצר חשמל מתזוזות אצבע. האם יגיע היום בו פלאפונים ומחשבים ניידים ייטענו מחדש באמצעות כתיבה מהירה במיוחד? "על ידי שימוש בננו-טכנולוגיה, הראינו שיש דרכים להמיר אפילו אנרגיה ביו-מכנית לא סדירה לחשמל", אמר זונג לין וואנג, פרופסור בבית הספר להנדסת ומדעי החומרים במכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה. "טכנולוגיה זו יכולה להמיר כל הפרעה מכנית לאנרגיה חשמלית".
קישור למאמר
המחקר מדגים לראשונה הפקת חשמל מיצור חי באמצעות ננו-גנרטורים. קבוצתו של וואנג התמודדה כבר מ- 2005 בבעיית הפיתוח של ננו-גנרטורים המונעים באמצעות תנועה מכנית לא-סדירה. תנועה כזו יכולה להיות תנודת מיתרי הקול, התנופפותו של דגל ברוח או ריצתם של אוגרים בגלגל אימונים. היכולת להפיק אנרגיה מתנודות לא-סדירות חשובה במיוחד מכיוון שתנועות כאלו מתבצעות כל הזמן. עולם שלם של אנרגיה ממתין מסביבנו, והמצאתם של וואנג ועמיתיו עשויה לאפשר לראשונה את ניצולו באופן מבוקר.
כוחו של הננו-גנרטור בחוטי מתכת זעירים, בעלי תכונה ייחודית של פיאזו-אלקטריות. כאשר חוטים אלו עוברים כיווץ ורגיעה, הם מייצרים מטענים חשמליים. החוטים מגיעים בקוטר של 800-100 ננו-מטר, פחות ממאית מקוטרה של שערה אנושית, וכל אורכם אינו עולה על חצי מילימטר. החוטים הבודדים, העשויים מזינק-אוקסיד, צופו במעטפת פולימרית גמישה ועוגנו בכל קצה למגע חשמלי. החוקרים חיברו אחד מהננו-גנרטורים לפרק האצבע של האמה, או איחדו ארבעה מהמכשירים על-גבי רתמה שהולבשה על האוגר. כאשר האוגר רץ והתגרד, מעטפת הסיבים התכווצה וגרמה להם לשחרר זרם חשמלי מזערי. כל ארבעת הננו-גנרטורים שעל גב האוגר, הצליחו לייצר ביחד 0.5 ננו-אמפר. הזרם שהופק מהגנרטור הבודד שעל האצבע היה קטן אפילו יותר. וואנג מעריך שהפעלת מכשיר ידני, כמו אוזניית בלו-טות', תדרוש לפחות כמה אלפים מהננו-גנרטורים. למרות שזה נשמע הרבה, גודלם המזערי של המתקנים אמור לאפשר את התקנתם בכמויות גדולות.
עוד ב"הידען": כיצד ומדוע התנגשו הלוויינים
מעבר לאוגרים ולאצבעות, וואנג מאמין שניתן יהיה להשתיל את המתקנים בתוך הגוף, במטרה להפיק אנרגיה ממקורות כגון תנועת השרירים או פעימת כלי-הדם. האנרגיה שתופק מאותם התקנים תוכל לשמש להנעת ננו-מכשירים אחרים, שיבצעו פעולות שונות בתוך הגוף: למשל, מדידת לחץ דם או דופק. מכיוון שהמתקנים ייצרו זרם חלופין, היה חשוב לתאם את פעולתם של כל ארבעת הגנראטורים שעל גב האוגר כדי להעצים ככל האפשר את ייצור הזרם. ללא תיאום, הזרם מגנרטור אחד היה עלול לבטל את הזרם מגנרטור אחר.
החוקרים פתרו את הבעיה על-ידי שימוש בחומר המסוגל להתקפל רק בכיוון אחד, ובכך כפה על הגנראטורים להתקפל ביחד. למרות זאת, היה עדיין שוני משמעותי בתפוקת הזרם מכל גנרטור, כנראה בשל השוני בכוח הלחיצה שמרגיש כל גנרטור. "יש לתאם את הגנראטורים, כך שתפוקתו של כל אחד מהם תסונכרן במטרה להוסיף לזרם", העיר וואנג. "באמצעות הנדסה, אנו יכולים לצפות לפתור את זה בקרוב, על-ידי תכנון משופר וייצור אמין יותר".
עוד ב"הידען": למה הזאב שחור?
באופן מוזר, אחת מבעיותיהם של חברי הקבוצה הייתה קשורה דווקא בנשאי הגנראטורים, בעלי ארבע הרגליים. החוקרים ניסו בתחילה להלביש את הרתמה המייצרת חשמל על חולדה, רק שהחולדות לא רצו לרוץ. הבעיה נפתרה בזכות בתו של וואנג, מליסה, שהציעה לחוקרים לעבור לאוגרים, שהם חיות פעילות יותר, בעיקר בשעות הלילה המאוחרות. הבעיה הבאה הייתה לתפור רתמה שתתאים בדיוק לאוגר. רתמה הדוקה מדי הייתה גורמת לאוגר להרגיש אי-נוחות, ורתמה רפויה מדי, לא הייתה מאפשרת לננו-סיבים להתקפל ביעילות בהתאם לתנועות הגוף. וכמובן, האוגר היה מצליח להסיר את הרתמה ומכשיל את הניסוי. "אנו מאמינים שזוהי ההדגמה הראשונה של שימוש בבעל-חיים חי להפקת זרם באמצעות ננו-גנרטורים", הוסיף וואנג. "מחקר זה מראה שאנחנו באמת יכולים לרתום תנועה אנושית או חייתית להפקת זרם".
לפנייה לכתב/ת 
אוגר מייצר חשמל
צילום: Jupiter
לאתר הידען
