طلاب جامعة كورنيل يبتكرون بطارية بتقنية النانو تدوم طويلًا

العرب اليوم: صممت مجموعة من جامعة كورنيل بطارية بتقنية النانو مبتكرة يمكنها شحن الأجهزة الإلكترونية في ثوانٍ معدودة, حيث أعادت المجموعة تصميم بطارية قياسية، فبدلاً من وجود قطبي البطارية (المصعد والمهبط)على جانبي فاصل غير موصل، قاموا بتداخل هذه المكونات في بنية مجسمة ذاتية التجميع ثلاثية الأبعاد, وهذا جعل الآلاف من المسام النانوية مليئة بالعناصر اللازمة لتخزين الطاقة والتوصيل.

– بطارية ثورية تمنحك طاقة أقوي وأسرع:
وقال أولريش فيزنر، أستاذ الهندسة في المدرسة “إنها حقًا هندسة بطارية ثورية, فهذه البنية ثلاثية الأبعاد تقضي أساسًا على جميع الخسائر الناجمة عن انتهاء الشحن من جهازك, والأهم من ذلك، أن تقليص أبعاد هذه المجالات المتداخلة إلى المقياس النانوي، كما فعلنا، يمنحك كثافة الطاقة أعلى”, وأضاف “وبعبارة أخرى، يمكنك الوصول إلى الطاقة في أوقات أقصر بكثير مما يتم عادة باستخدام البطاريات التقليدية”, ولقد تقلصت أبعاد البطارية وصولاً إلى المقياس النانوي، بحيث “عندما تضع الكابل في المقبس، في ثوانٍ، وربما أسرع، سيتم شحن البطارية.”

–  تعديلات ثلاثية الأبعاد في المصعد والمهبط ليتدفق التيار أسرع وأسرع:
تحتوي الأفلام الرقيقة للكربون على آلاف المسام التي لا يزيد عرضها عن 40 نانومتر مما يشكل المصعد، وهو جزء من البطارية يولد تيارًا إيجابيًا, وهي مغلفة بفاصل سمكه 10 نانومتر، وهو عازل ولكنه أيضًا موصل بالأيونات, وهو يتمكن من إنتاج طبقة خالية من الثقب, وهذا أمر حيوي، لأن العيوب مثل الثقوب في الفاصل هي ما يمكن أن يؤدي إلى إخفاقات كبيرة تسبب الحرائق في الأجهزة المحمولة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة, أما مادة المهبط، القطب الذي يتدفق منه التيار، مصنوع من الكبريت الذي لا يملأ ما تبقى من المسام, ويمكن للكبريت أن يقبل الإلكترونات لكنه لا يدير الكهرباء، لذلك في الخطوة النهائية، يتم تعبئة المسام باستخدام بوليمر موصل إلكترونيًا.

–  لا تزال الفكرة في مرحلة المفهوم ويجري العمل على تعديلها:
وفي الوقت الذي تقدم فيه هذه الهندسة دليلاً على المفهوم، قال فيزنر، إنه لا يخلو من تحدياته الخاصة, حيث يتغير الحجم أثناء تفريغ البطارية وشحنها تدريجيًا يؤدي إلى تدهور جامع شحنة البوليمر، والذي لا يتعرض لتوسيع حجم الكبريت, وقال ويزنر: “عندما يتوسع الكبريت، لديك هذه الأجزاء الصغيرة من البوليمر التي تتمزق، ومن ثم لا يعاد ربطها عندما تنكمش مرة أخرى”, وأضاف “هذا يعني أن هناك أجزاء من البطارية ثلاثية الأبعاد التي لا يمكنك الوصول إليها بعد ذلك”, لا تزال المجموعة تستكمل هذه التقنية، ولكنها تقدمت بطلب لحماية براءة الاختراع لإثبات الفكرة.