Πέμπτη, 17 Δεκεμβρίου 2009

Ενέργεια απο την κίνηση του σώματος

Περπατάμε αθλούμαστε η καρδιά μας χτυπάει. Το σώμα μας παράγει διαρκώς μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Μια σειρά απο νέες τεχνικές καθιστούν πλέον εφικτή την εκμετάλευση της ενέργειας- που μέχρι σήμερα πήγαινε χαμένη-.
Η απότομη διακοπή μιας συνομιλίας απειδή ξεχάσαμε να φορτίσουμε την μπαταρία θα είναι σύντομα παρελθόν,
θα αρκεί να κάνουμε μερικά βήματα ή να κουνίσουμε λίγο τα χέρια μας για να επαναφέρουμε το κινητό μας σε λειτουργία.
Η έρευνα επικεντρώνεται τώρα σε μια αστέιρευτη και ανεκμετάλευτη πηγή ενέργειας :το ίδιο μας το σώμα.

Το σώμα μας κρύβει τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Ένας μέσος ενήλικας έχει στα αποθέματά λίπους του ενέργεια που
σε μια μπαταρία βάρους ενός τόνου, και κάθε μέρα οι δραστηριότητες μας παράγουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας
που μένουν ανεκμετάλευτες. Ας πάρουμε για παράδειγμα ένα γυμναστήριο όπου οι αθλούμενοι αδειάζουν τους μυς τους απο
ενέργεια όταν μεταξύ άλλων συκώνουν βάρη. Κατά των ίδιο τρόπο με την ενέργεια αυτή θα μπορούσαν να θέσουν σε λειτουργία
μια γεννήτρια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. την αρχή αυτή την αναγνωρίζουμε απο το δυναμό του ποδηλάτου
το οποίο απλούστατα παράγει φώς απο την κίνηση των ποδιών μας στα πετάλια.
Οι επιστήμονες ώμος είναι πολύ πιο φιλόδοξοι και βρίσκοντε ήδη σε πολύ καλό δρόμο για την ανάπτυξη συλλεκτών οι οποίοι
θα μπορούν να <<τραβήξουν>> ενέργεια απο το σώμα μας χωρίς καν να το αντιλαμβανόμαστε. Όλες τις κινήσεις του σώματος
απο τον χορό μέχρι την χρήση του πληκτρολογίου του υπολογιστή καθώς όλες τις κινήσεις που λαμβάνουν χώρα μέσα στο σώμα μας
για παράδειγμα την άντληση του αίματος απο την καρδιά οι επιστήμονες φιλοδοξούν να τις αξιοποιήσουν για την παραγωγή
ηλεκτρικής ενέργειας. Πρόκειτε για μια διαρκή και δωρεάν ενεργειακή πηγή η οποία μπορεί να τροφοδοτεί κινητά τηλέφωνα
mp3-player εξοπλησμό πλοήγησης αλλά και ιατρικές νανομηχανές του μέλλοντος οι οποίοι θα μετρούν θα αναλύουν και θα
παρακολουθούν συνεχώς την κατάσταση της υγείας μας για παράδειγμα το ζακχαρο των διαβητικών θέτοντας αυτόματα χορίγηση
φαρμάκου όταν αυτό είναι αναγκαίο.
Η ανθρώπινη ενέργεια θα αποτελέσει ένα απο τα συμαντικότερα ερευνητικά πεδία στα επόμενα χρόνια. Νέες ιδέες σε αυτό τον
τομέα προτείνοντε συνεχός ενώ ήδη έχουν κάνει την εμφάνισή τους οι πρώτες κοινοτόμες εφευρέσεις. Το Φεβρουάριο του 2008
ο Max Donelan του πανεπιστημίου Simon fraser του Καναδά μαζί με καναδούς συναδέρφους ρου έδειξε για πρώτη φορά ότι είναι
δυνατόν να αποσπάσουμε σχεδόν δωρεάν μεγάλες ποσότητες ενέργειας απο το ανθρώπινο βάδισμα. Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξη
το προτότυπο μιας ειδικής επιγονατίδας η οποία μπορεί να εξοικονομεί για κάθε λεπτό βαδίσματος ρεύμα αρκετό για συνομιλία
μισής ώρας στο κινητό τηλέφωνο.
Όσο διακρητική και αν είναι η λειτουργία της επιγονατίδας-γεννήτριας υπάρχει η δυνατότητα να συλλέξουμε ενέργεια
απο το σώμα με πιό ανεπέσθητους τρόπους. μόλις μια εβδομάδα μετα την παρουσίαση της επιγονατίδας-γεννήτριας του Donalan
η προσοχή του επιστημονικού κόσμου στράφηκε στον καθηγητή Zhong Lin Wang και τους δύο συνεργάτες του απο το ινστιτούτο
τεχνολογίας της Georgia των ΗΠΑ. οι επιστήμονες έχουν εφεύρει μια νανογεννήτρια αποτελούμενη ουσιαστικά απο αόρατες
νανοϊνες που μιάζουν με μικρές ευκαμπτες βούρτσες για καθαρισμό μπουκαλιών. Η γεννήτρια μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό
όταν δύο ίνες τρίβοντε μεταξύ τους. Η ανακάλυψη αποτελεί μια μεγάλη κανοτομία στον χώρο την νανοτεχνολογίας.
Οι νανοϊνες του Wang είναι τόσο μικρές που μπορούν να συλλέγουν ενέργεια απο εντελώς ανεπεσθητες κινήσεις του σώματος.
Επιπλέον από δέσμες τέτοιων ινών μπορούν να κατασκευαστούν κλωστές και αυτές να υφανθούν για να δώσουν ύφασμα.
Ετσι θα είναι τα <<ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΡΟΥΧΑ>> του μέλλοντος τα οπία θα συλλέγουν ενέργεια απο τις δονήσεις του σωματός μας.
Ο Wang περιγράφει τις νανοϊνες σαν μια ιδιέτερα ευκαμπτη κα ευέλικτη πηγή ενέργειας τη οποία μπορούμε να φέρουμε πάνω μας
σε οποιοδήποτε ρούχο. Είναι πεπεισμένος ότι στο μέλλον θα μπορούμε να συλλέγουμε ηλεκτρισμό απο κουρτίνες και αντίσκηνα
καθώς επίσης και απο τις δονήσεις που προκαλούντε απο συγκοινωνιακά μέσα, μηχανές και βιομηχανικούς ήχους.
Οι νανογεννήτριες του Wang βασίζοντε στο λεγόμενο πιεζοηλεκτρικό φενόμενο κάτα το οποίο μερικά υλικά έχουν την δυνατότητα
να παράγουν ηλεκτρική τάση όταν πιέζονται ή κάμπτονται. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι ηλεκτρικοί αναπτύρες
η λειτουργεία των οποίων βασίζεται στην πίεση που ασκείται απο δύο πλάκες με πιζοηλεκτρικές νανοϊνες. οι ίνες ήταν
κρύσταλοι απο οξείδιο του ψευδαργύρου οι οποίοι έχουν ταυτόχρονα τις ιδιότητες ενός πιεζοηλεκτρικού υλικού και ενός
υμιαγωγού οπότε κάθε φορά που δέχοντε πίεση παράγουν ρεύμα. Τώρα ο Wang κατάφεραι να αναπτύξη περεταίρω την
εφευρεσή του. κατέληξε σε μια εύκαμπτη νανογεννήτρια καλληεργώντας νανοκρυστάλους σε ίνες Κέβλαρ σαν άπειρες λεπτότατες
τρίχες. 200 τέτοιες νανοϊνες πλέχτηκαν ανά ζεύγη με την μια ίνα δεμένη σε ένα ελατήριο ώστε οι ίνες να τρίβοντε
μεταξύ τους. Σε προτότυπα με δύο ίνες Κέβλαρ ανά εκατοστό ο Wang έχει μέχρι στιγμής μετρήσει ένα αποτέλεσμα 16 pw (picowatt)
Η υσχής αυτή είναι πάρα πολύ μικρή αλλά υπάρχει άφθονος χώρος στη νανοκλίμακα ώστε να μπορεί κανείς να αναπτύξει
πάρα πολές γεννήγτριες. Ο Wang έχει δείξει ότι όταν πολλά ζεύγη ινών τυλίγονται σε μια κλωστή το αποτέλεσμα αυξάνεται
30 εώς 50 φορές. Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι τα ρούχα που έχουν υφανθεί με ίνες νανογεννήτριας θα μπορούν να
παράγουν μέχρι 80 mw(milliwatt) ρεύμα ανά τετραγωνικό μέτρο όσο περίπου χρειάζονται τα κινητά τηλέφωνα και άλλες
ηλλεκτρονικές συσκευές που συχνά έχουμε μαζί μας. Η κατασκευή τέτοιων υφασμάτων θα μπορεί να γίνει σε βιομηχανική
κλίμακα με μικρό κόστος.