சமீப காலங்களில் ஸ்மார்ட்வாட்சுகள் Smartwatches , ஸ்மார்ட் ரிங்குகள் smart rings , ஃபிட்னஸ் டிராக்கர்கள் fitness trackers போன்ற அணிகலன் (Wearable) தொழில்நுட்பங்கள் அதிகப் பிரபலமடைந்துள்ளன. ஆனால் இவை அனைத்திற்கும் பொதுவான ஒரு சிக்கல் இன்னும் தீரப்படவில்லை — பேட்டரி ஆயுள். இரண்டு முதல் மூன்று நாட்கள் மட்டுமே நீடிக்கும் பேட்டரிகள் பயனர்களை அடிக்கடி சார்ஜ் செய்ய தூண்டுகின்றன. சோலார் சார்ஜிங் போன்ற தொழில்நுட்பங்கள் சில சாதனங்களில் வந்தாலும், அது அனைத்துக்கும் சாத்தியம் இல்லை.
இந்த நிலையில் தென் கொரியாவின் Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) விஞ்ஞானிகள் செய்கிற புதிய கண்டுபிடிப்பு அணிகலன்களின் எதிர்காலத்தை மாற்றக்கூடிய அளவுக்கு அதிரடி தொழில்நுட்பமாக கருதப்படுகிறது. அவர்கள் உருவாக்கியுள்ள ionic thermoelectric material எனப்படும் புதிய வகை மெல்லிய படலம், சராசரி உடல் வெப்பத்துக்கும் வெளி காற்றின் வெப்பத்துக்கும் இடையிலான வேறுபாட்டை பயன்படுத்தி மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது. உங்கள் உடல் வெப்பம் தான் உங்கள் வாட்ச்-ஐ சார்ஜ் செய்யும்.
` இந்த புதிய தொழில்நுட்பம் என்ன? எப்படி வேலை செய்கிறது?
தெர்மோஎலக்ட்ரிக் (Thermoelectric) தொழில்நுட்பம் புதியதல்ல. பல ஆண்டுகளாக வெப்ப-வேறுபாட்டிலிருந்து மின்சாரம் உருவாக்கும் ஆய்வுகள் நடந்துகொண்டே இருக்கின்றன.
ஆனால் UNIST குழு உருவாக்கியது அதன் முந்தைய முயற்சிகள் அனைத்தையும் மிஞ்சும் திறன் கொண்டது.
இவர்கள் உருவாக்கியுள்ள படலம்:
- மெல்லியதும் நெகிழ்வானதும்
- உடலில் இலகுவாக ஒட்டக்கூடியது
- அதிக திறனில் மின்சாரம் உருவாக்கக்கூடியது
- இது செயல்படுவது மிக எளிமையான கொள்கையின் அடிப்படையில்:
- உடலில் இருந்து வரும் நிலையான வெப்பம்
- வெளி காற்றின் வெப்பம். இவற்றின் இடையிலான சிறிய வெப்ப வேறுபாடு கூட இதில் உள்ள அயன் (ion) ஓட்டத்தை உருவாக்கி மின்சாரமாக மாறுகிறது.
- இதன் முக்கிய சாதனை – ZTi ( Zero Tolerance Initiative ) மதிப்பில் உலகச் சாதனை படைத்துள்ளது.
அயன்களை பயன்படுத்தும் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருட்களின் திறனை மதிப்பீடு (Ionic Thermoelectric Figure of Merit) என்ற அளவை பயன்படுத்தி ZTi மதிப்பீடு செய்துள்ளது.
UNIST குழுவின் புதிய படலம் இதற்கு முன் இருந்த சாதனங்களை விட 70% அதிகமான ZTi மதிப்பு பெற்றுள்ளது. இது மிகப் பெரிய முன்னேற்றம். சிறிய வெப்ப வேறுபாட்டில் கூட அதிக மின்சாரம் கிடைக்கும்.
எவ்வளவு மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்பட்டது?
- படலங்களை வரிசையாக இணைத்து (series connection) உருவாக்கப்பட்ட மின்னுற்பத்தி மாட்யூல்:
- ஒவ்வொரு 1°C வெப்ப வேறுபாட்டிற்கும் 1.03V மின்சாரம் உருவாக்கியது
- வெறும் 1.5°C வெப்ப வேறுபாட்டில் ஒரு LED விளக்கை செய்தது
- உடல் வெப்பம் பொதுவாக 32°C – 36°C வரை இருக்கும்.
- வெளி காற்று 26°C – 30°C இருந்தாலும் இந்த படலம் தேவையான மின்னை உருவாக்கும் திறன் கொண்டதாகும்.
- நீண்டகால செயல்திறனும் அசத்தல்
- இது உள்ளூரில் இரண்டு மாதங்கள் தொடர்ந்து பயன்படுத்தப்பட்டபோதும் 95% செயல்திறனை தக்கவைத்தது
- எந்த அளவுக்கும் திறன் குறையவில்லை
- இது அரசியல் அல்லது ஆய்வு சூழலில் மட்டுமல்ல, நம் அன்றாட வாழ்க்கை சூழலில் கூட பயன்படுத்தக்கூடிய நம்பகமான தொழில்நுட்பம் என்பதை நிரூபிக்கிறது.
இதுவரை ஏற்பட்ட அறிவியல் சவால்கள் என்ன?
அயன்கள் மூலம் மின்சாரம் உருவாக்கும் பொருட்களில் ஒரு பெரிய சிக்கல் உண்டு:
Positive ions, Negative ions இரண்டும் சரியான சமநிலையில் இருக்க வேண்டும்.
அதிகமான அயன்கள் இருந்தால் தடுக்குகள் ஏற்பட்டு ion flow குறைந்து விடும். அதனால் செயல்திறன் குறைகிறது.
UNIST குழு: அயன்களின் சரியான proportion கண்டுபிடித்து, அயன் அடர்த்தியை அதிகபட்ச நிலைக்கு உயர்த்தி, ஓட்டத்தை சீராக வைத்திருக்க வழி கண்டுள்ளது.
இதுவே இன்று அவர்களுக்கு சாதனையைத் தந்த முக்கிய அறிவியல் வெற்றி.
இதன் தாக்கம் என்ன?
UNIST–இன் பேராசிரியர் Jang Sung-yeon கூறுகையில்:
இது மிகவும் மெல்லியது, நெகிழ்வானது. உடலில் அல்லது வளைந்த மேற்பரப்புகளில் எளிதாக ஒட்டும். எதிர்காலத்தில் தான் சார்ஜ் ஆகும் ஸ்மார்ட்வாட்சுகள், உடல் வெப்பத்தால் இயங்கும் சென்சார்கள் போன்றவற்றை உருவாக்க இதைப் பயன்படுத்த முடியும்.
இதன் மூலம் உருவாகக்கூடிய சாதனங்கள்:
- பேட்டரியில்லாத ஸ்மார்ட்வாட்சுகள்
- இரவு பகலாக உடல் வெப்பத்திலேயே இயங்கும் சென்சார் பாண்டுகள் (Sensor Bands)
- நோயாளிகளின் வெப்பம், இதயம்
- போன்றவற்றை தொடர்ந்து கண்காணிக்கும் ஆரோக்கிய சாதனங்கள்
- மலைப்பகுதி, சுரங்கப்பணி போன்ற இடங்களில் வெளி வெப்ப மாற்றத்தால் இயங்கும் பாதுகாப்பு கருவிகள்
- இவை அனைத்தும் சிறிய வெப்ப வேறுபாட்டில் கூட இயங்கக்கூடியவை.
ஸ்மார்ட்வாட்ச் பயனர்களுக்கு என்ன நன்மை?
இன்றைய ஸ்மார்ட்வாட்ச்கள்:
GPS, இதய துடிப்பு சென்சார், இரத்த ஆக்சிஜன் அளவீடு, திரை பிரகாசம் இவை அனைத்தாலும் பேட்டரி விரைவாக தீர்ந்து விடுகிறது.
இந்த தொழில்நுட்பம் செயல்பாட்டுக்கு வந்தால்:
- தினமும் சார்ஜ் செய்ய வேண்டாம்
- சில நாட்களுக்கு ஒருமுறை சார்ஜ் செய்ய வேண்டாமே
- சார்ஜர் தேவையே இருக்காது
- உங்கள் உடலே சார்ஜ செய்துவிடும்.
இது ஆய்வகத்தில் நிரூபிக்கப்பட்ட மிக முக்கியமான முன்னேற்றங்கள்:
ஆனால் வர்த்தக சாதனங்களாக வருவதற்கு:
நீண்டநாள் திடத்தன்மை
நீர் மற்றும் வியர்வைக்கு ஏற்றது போல் அமைக்க வேண்டும்.
ஆடை, வாட்ச், பாண்டு போன்றவற்றில் இணைக்கும் தொழில்நுட்பங்கள்
தொடர்ச்சியான சக்தி சேமிப்பு அமைப்பு. ஆனால், இவற்றை உருவாக்க சில ஆண்டுகள் கூட ஆகலாம்.
ஆனால் இந்த ஆய்வு உறுதியான அடித்தளம் அமைக்கிறது.
UNIST உருவாக்கிய புதிய ionic thermoelectric material தொழில்நுட்பம் எதிர்கால அணிகலன்கள் எப்படி இருக்கும் என்பதை முற்றிலும் மாற்றக்கூடிய ஒன்று. இவை எல்லாம் நடைமுறைக்கு நடந்துவிட்டால் அணிகலன்களின் உலகில் ஒரு பெரிய புரட்சியே.
About the Author
