ابتكارات روسية من شأنها تحويل الضوضاء والضجيج إلى طاقة كهربائية

ثمة تجارب روسية من شأنها تحويل الضوضاء والضجيج إلى طاقة كهربائية.. خاصة تلك الضوضاء التي تنتج عن بعض سلوكيات البشر أو من محركات القطارات، والسفن البحرية الكبيرة، وضواغط الهواء المكبسية وسواها من صور الضوضاء. وفي هذا الإطار يقوم العلماء من الجامعة الفيدرالية الجنوبية في مدينة روستوف الروسية بتطوير مولدات نانوية تحوّل ضوضاء المدينة إلى طاقة كهربائية.

وقال تقرير نشرته وكالة “تاس” الروسية إن الأجهزة المطوّرة بهذه الطريقة ستصبح مصادر لطاقة مستقلة في الهواتف والساعات والسماعات وما إلى ذلك. ويجري هذا البحث من قبل موظفي معهد تكنولوجيا النانو والإلكترونيات والأجهزة حيث جعل العلماء الأنابيب النانوية مع إضافة النيتروجين مادة لدراستهم، وقاموا بتحويل تشوهات واهتزازات الضوضاء الحضرية وحركات الناس ومحادثاتهم إلى طاقة كهربائية. وتسمى هذه العملية كذلك بالظاهرة الكهروضغطية.

التأثير الكهروضغطي

وقالت الأستاذة المساعدة مارينا إيلينا: «تم وضع فكرة تطوير المولدات النانوية القائمة على تحويل الطاقة الميكانيكية للبيئة إلى طاقة كهربائية باستخدام ظاهرة التأثير الكهروضغطي في الهياكل النانوية في عام 2006. ومنذ ذلك الحين استمر البحث عن المواد المناسبة لتحقيق تلك الفكرة».

ومن بين المواد ذات الخصائص الكهرضغطية، مواد هشة وسامة بسبب وجود الرصاص في تركيبها. أما خصائص المواد الأخرى فليست عالية بما يكفي لتحويل الطاقة بالفاعلية المطلوبة.

وقام العلماء بدراسة تأثير العوامل الهندسية والميكانيكية على المتغيرات الكهرضغطية. فاتضح أن النيتروجين في الأنابيب النانوية يزيد منها، وبالتالي يزيد من شدة التيار المتولد. وأثبت الباحثون أيضا أن القيم المنخفضة للنسبة بين طول وقطر الأنابيب، من 7 إلى 30 تسبب زيادة كفاءتها.

وقالت مارينا إيليينا إن «نتائج هذه الدراسة أظهرت أن الأنابيب النانوية الكربونية التي خضعت للمعالجة بالنيتروجين هي مادة مرشّحة ممتازة لتطوير مولدات نانوية عالية الأداء بسبب أنها تجمع بين الخصائص الميكانيكية والكهربائية الانضغاطية العالية، مما يسمح لنا بالسير قدما نحو التطبيق العملي لهذه الفكرة الابتكارية».

وحسب تقييمات الخبراء فإن الطاقة الكهربائية التي تم الحصول عليها باستخدام هذه الطريقة ستكون كافية لشحن الأجهزة.

تجربة مماثلة

تجربة الجامعة الفيدرالية الجنوبية سبقتها تجربة ممثالة عام 2021 وكانت من قبل علماء “جامعة سمارا القومية الروسية للبحوث العلمية“.. حيث أطلق علماء الجامعة نموذجاً اختبارياً لآلية إسكات الضجيج، وتحويله إلى الكهرباء، ويعتزمون عرضها العام المقبل على المهندسين ليستخدموها في المحركات.

وبحسب بيان أصدرته الجامعة، فإن آليات كهذه يمكن أن تستخدم مستقبلاً في أجهزة غازات العادم التابعة لقطارات سكة الحديد، والسفن البحرية الكبيرة الحجم، وضواغط الهواء المكبسية.

ويجري العمل على تصميم الآلية في القسم الدراسي للتقنيات الحرارية في جامعة سمارا.

وقال الأستاذ في القسم الدراسي، أرتيوم شيمانوف، إن “فكرتنا تنحصر في الاستفادة من طاقة الموجات الصوتية التي تنتشر داخل أجهزة غازات العادم في مختلف المحركات وضواغط الهواء، والمقصود بالأمر طبعاً هو الضجيج”.

وأضاف “من أجل إسكات الضجيج في أنظمة غازات العادم يستعين المهندسون عادة بطرق مختلفة لامتصاص الطاقة. واقترحنا الانتفاع بتلك الطاقة واستخدامها والتخفيض من مستوى الضجيج الناتج عن عمل جهاز غازات العادم والحصول على طاقة كهربائية إضافية، ولو كانت ضعيفة من الأصوات”.

وبحسب شيمانوف فإن الآلية التي صممها علماء الجامعة ستجعل المحركات أقل ضجيجاً، وأكثر أماناً بالنسبة إلى صحة الإنسان. وعلاوة على ذلك، فإن الآلية تقلل الضغط على جهاز غازات العادم في المحرك، ما يسمح بتغيير تصميمه وتخفيف وزنه ووزن المحرك الذي يستخدمه.