مدار گرافنی برای تولید انرژی پاک بی حد و حصر

مدار گرافنی برای تولید انرژی پاک بی حد و حصر

733 403 نوفن حامی البرز

مدار گرافنی برای تولید انرژی پاک بی حد و حصر

 

یک سیستم جدید، حرکت حرارتی گرافن را مستقیماً به یک جریان الکتریکی تبدیل می کند و با تولید انرژی پاک بی حد و حصر، متناقض با “نظریه فاینمن” است.

تیمی از فیزیکدانان دانشگاه “آرکانزاس” موفق به ساخت یک مدار گرافنی شده اند که می تواند انرژی پاک را بی حد و حصر تولید کند. این سیستم جدید با گرفتن حرکت حرارتی گرافن و تبدیل آن به یک جریان الکتریکی کار می کند.

“پائول تیبادو”، استاد فیزیک و محقق اصلی این مطالعه گفت: یک مدار برداشت انرژی مبتنی بر گرافن می تواند در یک تراشه گنجانده شود تا برق ولتاژ پایین و پاک و نامحدود را برای دستگاه ها یا حسگرهای کوچک فراهم کند.

اگرچه این مطالعه درست بر خلاف اعتقادات “ریچارد فاینمن”، فیزیکدان مشهور است که تصور می کرد نمی توان با حرکت حرارتی اتم ها معروف به “حرکت براونی”(Brownian motion) کار کرد.

با این حال، تیم تحقیقاتی “تیبادو” چیزی را یافتند که قبلاً غیرممکن تصور می شد: حرکت حرارتی گرافن در دمای اتاق، جریان متناوب(AC) را القا می کند. آنها این کار را با ساخت مداری با دو دیود به جای فقط یک دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم(DC) انجام دادند.

“تیبادو” گفت: ما همچنین دریافتیم که همانطور که ​​قبلاً تصور می شد رفتار روشنی و خاموشی و سوئیچ مانند دیودها در واقع باعث افزایش توان می شود، نه کاهش آن و نرخ تغییر مقاومت ارائه شده توسط دیودها یک عامل اضافی به توان اضافه می کند.

دیودها در مقابل هم قرار گرفتند تا جریان بتواند از هر دو طرف جریان یابد. این کار منجر به ایجاد یک جریان مستقیم می شود که بر روی یک مقاومت بار کار می کند و میزان توان تحویل داده شده را افزایش می دهد.

محققان برای اثبات نظریه خود مجبور به استفاده از رشته جدیدی از فیزیک شدند. “پرادیپ کومار”، استادیار فیزیک و محقق ارشد این مطالعه، گفت: در اثبات این تقویت توان، ما از حوزه ترمودینامیک تصادفی استفاده کردیم و نظریه مشهور یک قرن اخیر موسوم به “نایکوئیست”(Nyquist) را توسعه دادیم.

این تیم اکنون در تلاش است تا تعیین کند که آیا جریان مستقیم می تواند در خازن برای استفاده های بعدی ذخیره شود.

محقق ایرانی با همکاری دانشمند ایرانی مقیم خارج دستگاهی را برای اطفاء حریق با استفاده از صوت طراحی کردند و به گفته آنها این دستگاه بر خلاف سایر روش‌ها که در محل اطفاء حریق اثر بر جای می‌گذارند، هیچ اثری ندارد؛ از این رو این روش دوستدار محیط زیست برای مراکز حساس قابل استفاده است.

با بیان اینکه آتش بدون اکسیژن و مواد اشتعال‌زا نمی‌تواند ایجاد شود، گفت: در این دستگاه ما با استفاده از قطع اکسیژن با ماده اشتعال زا و با استفاده از امواج صوت (اکوستیک) اقدام به اطفاء آتش می کنیم.

وی با بیان اینکه روش‌های مختلف و استانداردی برای اطفاء حریق وجود دارد، اظهار کرد: یکی از مهمترین روش‌های اطفاء حریق استفاده از آب است؛ ولی این ماده با محدودیت‌های زیادی چون حمل و نقل، دسترسی دشوار، عدم استفاده از آن در مکان‌های صعب العبور و تخریب محل آتش سوزی به دلیل فشار بالای آب مواجه است.

رضایی با بیان اینکه آب رسانای جریان الکتریکی است، خاطر نشان کرد: از این رو از این ماده نمی‌توان برای اطفاء حریق قطعات الکترونیکی استفاده کرد، ضمن آنکه در هر شرایط آب و هوایی مانند هوای سرد نمی‌توان از آن استفاده کرد.

مجری طرح عدم استفاده از آب برای آتش‌هایی با منشا روغن‌های خوراکی را از دیگر محدودیتهای این ماده ذکر کرد و یادآور شد: استفاده از آب برای این نوع آتش موجب افزایش شعله خواهد شد، ضمن آنکه از این ماده نمی‌توان برای آتش ناشی از الکل بهره برد.

رضایی با اشاره به طراحی و ساخت دستگاهی برای اطفاء حریق، اظهار کرد: این دستگاه با استفاده از امواج صوتی در محدوده فرکانسی و توان مشخص و نازل بهینه شده و همچنین با استفاده از روش مدلینگ و محاسباتی ساخته شده است.

وی با اشاره به استفاده از دی اکسید کربن برای اطفاء حریق، پودرها و سایر مواد شیمیایی، خاطر نشان کرد: مهمترین محدودیت استفاده از مواد، اثر ماندگاری در محل آتش سوزی دارد، به گونه‌ای که برای خاموش کردن آتش سوزی اجاق گازها باید از پودرها استفاده شود که تا هفته‌ها اثر آن بر جای می‌ماند.

به گفته وی این دستگاه در فاز اول برای اطفاء حریق گازی و مایع ساخته شده است.

رضایی با تاکید بر اینکه این دستگاه تا فاصله دو متری قادر به خاموش کردن آتش است، اظهار کرد: با اعمال تغییرات این دستگاه تا فاصله 5 متر قادر به خاموش کردن آتش است.

این محقق با بیان اینکه این دستگاه برای اطفاء حریق کوچک تا متوسط ساخته شده است، ادامه داد: منبع تغذیه این دستگاه برق شهری و باتری است و قابل نصب بر روی سقف برای اطفاء حریق است. در حال حاضر این دستگاه در حال طی مراحل ثبت اختراع است.

وی، اطفاء حریق مایع و گازی، استفاده از آن در حریق‌های الکتریکی، الکترونیکی و کامپیوتری، عدم باقی گذاردن اثر در محل آتش سوزی، قابل استفاده در محل‌هایی که مواد اطفاء حریق در دسترس نیست و یا امکان حمل آنها وجود ندارد، سازگار با محیط زیست و بدون استفاده از مواد شیمیایی و قابلیت استفاده از آن در کلیه شرایط آب و هوایی را از مزیت‌های این دستگاه عنوان کرد.

رضایی با تاکید بر اینکه این دستگاه بر خلاف سایر روش‌ها که نیاز به شارژ دارند، قابل استفاده به صورت نامحدود است، اضافه کرد: علاوه بر آن این دستگاه قابل حمل است و می‌توان برای اطفاء حریق مراکز نگهداری تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی و سرورهای کامپیوتر، مراکز حساس به آتش سوزی از لحاظ استفاده از آب و سایر مواد اطفاء حریق و محل نگهداری اسناد و مدارک دولتی و غیر دولتی از آن استفاده کرد.

این طرح از سوی محمدحسین رضایی و دکتر فرزاد جلیلیان محقق ایرانی مقیم خارج اجرایی شده است.

 

منبع: ایسنا