เทคโนโลยีไม้สร้างไฟฟ้าจากความร้อนในร่างกาย

ทีมนักวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ได้สร้างอุปกรณ์เปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าที่ทำงานด้วยไอออน และสักวันหนึ่งจะสามารถควบคุมความร้อนของร่างกายเพื่อให้พลังงานได้ นำโดยนักวิจัยของ UMD Liangbing Hu, Robert Briber และ Tian Li จากภาควิชาวัสดุศาสตร์ และ Siddhartha Das จากวิศวกรรมเครื่องกล ทีมงานได้เปลี่ยนชิ้นส่วนของไม้ให้เป็นเยื่อยืดหยุ่นที่สร้างพลังงานจากกระแสไฟฟ้าชนิดเดียวกัน (ไอออน) ที่ร่างกายมนุษย์ดำเนินไป พลังงานนี้สร้างขึ้นจากผนังช่องที่มีประจุไฟฟ้าและคุณสมบัติเฉพาะอื่นๆ ของโครงสร้างนาโนตามธรรมชาติของไม้ ด้วยเทคโนโลยีไม้แบบใหม่นี้ พวกเขาสามารถใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยเพื่อสร้างแรงดันไอออนิกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังที่แสดงให้เห็นในเอกสารที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Materials เมื่อ วันที่ 25 มีนาคม หากคุณเคยอยู่ข้างนอกขณะเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง คุณจะเห็นว่าการสร้างประจุไฟฟ้าระหว่างอุณหภูมิที่แตกต่างกันมากสองแห่งนั้นเป็นเรื่องง่าย แต่สำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อยนั้นยากกว่า อย่างไรก็ตาม ทีมงานกล่าวว่าพวกเขาจัดการกับความท้าทายนี้ได้สำเร็จ Hu กล่าวว่าตอนนี้พวกเขาได้ "สาธิตอุปกรณ์พิสูจน์แนวคิดของพวกเขาเพื่อเก็บเกี่ยวความร้อนคุณภาพต่ำโดยใช้พฤติกรรมนาโนอิออนของโครงสร้างนาโนไม้แปรรูป" ต้นไม้เติบโตช่องทางที่น้ำไหลระหว่างรากและใบ สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยช่องสัญญาณที่มีขนาดเล็กกว่า และในระดับเซลล์เดียว ช่องสัญญาณจะมีขนาดเพียงนาโนเมตรหรือน้อยกว่า ทีมงานได้ควบคุมช่องเหล่านี้เพื่อควบคุมไอออ ความร้อนของร่างกาย นักวิจัยใช้ไม้เบสวูดซึ่งเป็นต้นไม้ที่โตเร็วและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย พวกเขารักษาเนื้อไม้และนำส่วนประกอบสองอย่างออก ได้แก่ ลิกนินที่ทำให้เนื้อไม้มีสีน้ำตาลและเพิ่มความแข็งแรง และเฮมิเซลลูโลสซึ่งพันรอบชั้นของเซลล์ที่ยึดเกาะไว้ด้วยกัน ทำให้เซลลูโลสที่เหลือมีความยืดหยุ่น กระบวนการนี้ยังแปลงโครงสร้างของเซลลูโลสจากประเภท I เป็นประเภท II ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มการนำไอออน เมมเบรนที่ทำจากไม้แผ่นบางถูกล้อมรอบด้วยอิเล็กโทรดแพลทินัม โดยมีอิเล็กโทรไลต์ที่มีโซเดียมแทรกซึมเข้าไปในเซลลูโลส ควบคุมการไหลของไอออนภายในช่องเล็ก ๆ และสร้างสัญญาณไฟฟ้า "ผนังช่องประจุไฟฟ้าสามารถสร้างสนามไฟฟ้าที่ปรากฏบนเส้นใยนาโน และช่วยควบคุมการเคลื่อนที่ของไอออนได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้การไล่ระดับความร้อน" เทียน ลี่ ผู้เขียนคนแรกของรายงานกล่าว Li ซึ่งได้รับการเสนอชื่อให้เป็นหนึ่งใน Forbes "30 Under 30" ในสาขาพลังงานในปี 2018 กล่าวว่า โซเดียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์แทรกเข้าไปในช่องที่จัดตำแหน่ง ซึ่งเกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนโครงสร้างผลึกของเซลลูโลสและโดยการแตกตัวของ กลุ่มฟังก์ชันพื้นผิว "เราเป็นคนแรกที่แสดงให้เห็นว่าเมมเบรนประเภทนี้ซึ่งมีเซลลูโลสที่เรียงตัวกันอย่างกว้างขวาง สามารถใช้เป็นเมมเบรนคัดเลือกไอออนที่มีประสิทธิภาพสูงโดยนาโนฟลูอิดิกส์และการสตรีมโมเลกุล และขยายการใช้งานเซลลูโลสที่ยั่งยืนไปสู่นาโนไอออนิกอย่างมาก" หลี่กล่าวสรุปรายงานของพวกเขา