شتاب گرفتن توسعه منابع انرژی پوشیدنی به واسطه پلیمرها

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر انرژی گرمایی حاصل از منابع گرمایی با دمای پایین، مانند بدن انسان محدوده تحقیقاتی‌ایست که اخیرا توجه بسیاری از مهندسین و دانشمندان را جلب کرده است. به طورخاص برای این ژنراتورهای ترمو الکتریک پلیمرها با توجه به وزن سبک شکل تغییر پذیر و تولید آسان، بهترین گزینه برای انرژي گرمای حاصل هستند.

هرچند پلیمرهای رسانا معمولا در مقایسه با نمونه‌های تجاری خواص ترموالکتریکی پایینی نشان می دهند. درنتیجه به حداکثر رساندن رسانایی این پلیمرها برای طراحی دستگاه هایی با کارایی بالا ضروریست.

تیمی از دانشگاه نگویا ادعا می کند که توانسته اند رسانایی پلیمرها را از طریق واتابیدن زنجیره‌های اتم‌های آن، به مقدار قابل‌توجهی افزایش دهند. به گفته‌ی رهبر این تیم تحقیقاتی Hisaaki Tanaka٬ این تحقیقات می تواند جهش بزرگی در طراحی منابع انرژی پوشیدنی باشد.

پلیمرهای رسانا که از فیلمی نازک تشکیل شده‌اند ساختاری به شدت نامنظم٬ متشکل از بخش‌های کریستالی و غیر کریستالی دارند. همین مساله باعث شده است که درک خواص این مواد و در نتیجه یافتن راهی برای رسیدن به میزان بهینه‌ی خواص ترموالکتریکی برای محققین سخت باشد.

در دستگاه‌های ترموالکتریکی یکی از پارامترهای کلیدی برای کارایی، فاکتور قدرت است. با توجه به طبیعت نامنظم فیلم‌های پلیمری، پلیمرهایی با بالاترین رسانایی هم فاکتور قدرت پایینی از خود نشان می دهند. درحقیقت فاکتور قدرت با افزایش رسانایی الکتریکی به طور پیوسته افزایش می یابد. در تحقیقات اخیر، این گروه توانسته‌اند ارتباط تجربی بین ضریب Seebeck و رسانایی الکتریکی برای کنترل اثر دوپه شدن بیابند. این تیم از PBTTT به دلیل رسانایی بالای 1300 S/cm در حالت محلول و نیمه کریستالی به عنوان پلیمر هدف استفاده کرده است. برای درک خواص ترموالکتریک این ماده گروه از لایه‌ی نازکی از ژل یون الکترولیت برای دوپه کردن استفاده کردند. این ژل تنها می تواند یکبار و در ولتاژی خاص پلیمر را دوپه کند.

بعد از دوپه شدن از روشهای مختلف اندازه گیری برای ترسیم تغییرات الکترونی و ساختاری استفاده کردند. نتایج این اندازه‌گیری‌ها نشان داد که در اثر دوپه شدن با  ساختار زنجیره‌های پلیمری از حالت تابیده شده به حالت صفحه‌ای تغییر می کند.همچنین مشخص شده‌است که در این حالت پیوندهایی بین مناطق کریستالی ایجاد شده که باعث افزایش رسانایی می شود.

براساس این تحقیقات این پیوندهای درونی ایجاد شده در پلیمر باعث ماکزیمم کردن کارایی ترموالکتریک پلیمر می شود. این‌گروه همینطور امیدوار است با این روش و تغییرات ساختاری، فیلم‌های پلیمری بتوانند جایگاه خود را در دستگاه‌های مصرف کننده انرژی مانند دستگاه‌های پوشیدنی پیدا کرده و خود را از طریق گرمای ایجاد شده بدن شارژ کنند!