استفاده از کاغذ و قلم برای تبدیل گرما به الکتریسیته
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر مواد گرمانرم به عنوان موادی شناخته می شوند که قادرند با وجود اختلاف گرمایی الکتریسیته تولید نمایند. با این رویکرد یک روش ارزان قیمت و دوستدار محیط زیست برای ساخت این مواد با استفاده از پایه ای ترین اجزا امکان پذیر شده است. یک کاغذ فتوکپی، یک خودکار معمولی و یک رنگ رسانا می توانند تفاوت های دمایی را از طریق اثر گرماالکتریکی به الکتریسیته تبدیل کنند.
اثر گرماالکتریکی یک مفهوم نوین محسوب نمی شود. در واقع این مساله را Thomas J. Seebeck حدود 200 سال قبل کشف کرده است. زمانی که دو نوع فلز مختلف در کنار یکدیگر قرار داده می شوند، در صورتی که یکی از فلزات دمای بیشتری داشته باشد، یک ولتاژ الکتریکی قابل تولید شدن است. این اثر این امکان را ایجاد می نماید که حرارت باقی مانده به صورت جزئی به انرژی الکتریکی تبدیل شود.
این حرارت باقی مانده یک محصول جانبی تمامی فرآیندهای فنی و طبیعی می باشد. به عنوان مثال در تمامی واحدهای تولیدی برق، تمامی تجهیزات خانگی و حتی بدن انسان این حرارت تولید می شود. این حرارت بزرگترین منبع انرژی در جهان هستی محسوب شده که به هیچ عنوان مورد استفاده قرار نمی گیرد.
با وجود قابل استفاده بودن اثری که در مورد فلزات توضیح داده شد، اما باید در نظر داشت که این اثر در برخی از فلزات بسیار اندک است. این مساله به این دلیل است که با وجود داشتن رسانایی الکتریکی بسیار زیاد، فلزات رسانایی گرمایی زیادی را نیز دارا هستند. به همین دلیل، تفاوت های دمایی می تواند به سرعت از بین برود.
بر خلاف رسانایی الکتریکی زیاد، مواد گرمانرم دارای رسانایی گرمایی اندکی می باشند. این مواد در برخی از کاربردهای مشخص، همچون ساخت تجهیزات گرماالکتریکی از مواد نیمه رسانای معدنی همچون تلورید بیسموت مورد استفاده قرار می گیرند. با این وجود قیمت این محصولات همچنان زیاد بوده و استفاده از آن ها تنها در برخی از کاربردها مقرون به صرفه می باشد.
محققان در تحقیقات خود به این نتیجه رسیده اند که این اثر می تواند با روش های آسان تری به دست آید. با استفاده از یک مداد گونه ی HB این محققان سطح یک کاغذ فتوکپی را رنگ نمودند. سپس یک رنگ هم بسپاری شفاف و رسانا را به عنوان ماده ی دوم روی سطح اعمال کردند.
آنچه در واقع بیان می شود، این است که ولتاژی که به اثر ایجاد شده توسط مداد روی کاغذ اعمال می شود مشابه سازوکار سایر نانوچندسازه ها بوده با این تفاوت که موارد دوم بسیار گران قیمت تر می باشند. این مواد گران قیمت برای اجزای گرماالکتریکی انعطاف پذیر مورد استفاده قرار می گیرند. افزودن مقداری سلنید ایندیوم به گرافیت این مداد می تواند ولتاژ اعمالی را تا 10 درصد افزایش دهد.
این تیم تحقیقاتی فیلم های پوشش دهی شده با هم بسپار و گرافیت را با استفاده از طیف سنجی و یک میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار دادند.
نتایج به دست آمده بسیار قابل قبول و تا حدود زیادی تعجب برانگیز بود. اثر مداد باقی مانده روی کاغذ صفحه های گرافیتی نامرتب، گرافن و تا حدودی رس بود. این درحالی است که این مساله می تواند تا حدودی رسانایی الکتریکی را کاهش داده و حرارت را به سختی منتقل نماید.
روشی که در این خبر در مورد آن بحث شد، می تواند کاربردهای نوینی را در رابطه با درمان بیماری ها از طریق پوست دارا باشد. این صفحات می توانند با قرارگیری روی بدن با استفاده از گرمای بدن فعال شده و عملکرد خود را انجام دهند.
