ابتكار أصغر بطارية في العالم بطبقات قابلة للطي

التوصل إلى بطاريات متناهية الصغر لأصغر جهاز كمبيوتر في العالم وهذه مواصفاتها, وذلك من خلال تقنية حديثة لاستخدامها في أصغر أجهزة الكمبيوتر، حيث تعتمد على طي طبقات رقيقة متناهية الصغر، فيما يقول العلماء إنها ما تزال “مجرد نموذج أولي في الوقت الحالي لكن النتائج الأولية مشجعة”. وحسب تقرير نشره موقع “ساينس أليرت” فإن هذه التقنية الجديدة تأتي خلفا للتقنية الأحدث والمتواجدة حالياً والتي تعتمد على خلايا الموجات فوق الصوتية أو الخلايا الكهروضوئية لملء البطاريات الصغيرة بالطاقة من الاهتزازات أو ضوء الشمس، مع وجود مساحة صغيرة للتخزين.

وينقل التقرير عن العلماء قولهم إن هذه التقنية الراهنة لها سلبياتها، لأن الكمبيوتر لن يعمل من دون مصدر طاقة ثابت أو في الأماكن المظلمة مثل جسم الإنسان، وهو ما دفع لابتكار التكنولوجيا الأحدث. وكتب الباحثون في دراسة حديثة: “هناك حاجة ماسة لتطوير بطاريات عالية الأداء لنظام حجم المليمتر وما دون المليمترات لأن أنظمة تخزين الطاقة هذه ستسهل تطوير أنظمة دقيقة مستقلة حقا”.

وعادة ما تعتمد بطاريات الكمبيوتر كاملة الحجم على «الكيمياء الرطبة» ما يعني أن الرقائق المعدنية التي توصل الكهرباء توضع في اتصال مع الإلكتروليتات السائلة لتوليد تدفق للطاقة. ومع ذلك، لا يمكن للبطاريات القائمة على الرقائق بمقياس معين أن تدعم الإلكتروليتات السائلة. وعلى هذا النحو، قام مخترعو هذه البطارية الصغيرة الجديدة بضغط إلكتروليت صلب بين شريحتين صغيرتين مطليتين بغشاء رقيق للغاية من الأقطاب الكهربائية، أحدهما موجب والآخر سالب.

ومع ذلك، فإن هذا المنحل بالكهرباء الصلب ليس بنفس كفاءة استخدام المنحل بالكهرباء السائل، حيث يأتي الطي. ومن خلال لف مجموعة بطارية مسطحة في “أسطوانة سويسرية” يمكن للعلماء ضغط مساحة أكبر بكثير في مساحة ضيقة. وهذه هي الطريقة التي تعمل بها خلايا الأسطوانات في سيارات تسلا الكهربائية.

وبمقياس المليمتر المكعب، من الصعب للغاية دحرجة مواد رقيقة وهشة إلى هذا النوع من الشكل عن طريق الضغط الخارجي. ولحسن الحظ، هناك طريقة أخرى لجعل المادة تطوى من تلقاء نفسها، وتسمى “الأوريجامي الصغير” بحسب “ساينس أليرت”. ويعمل نوع التقنية مثل ستارة النافذة المتدحرجة. وعندما يتم سحب المادة الرقيقة إلى أسفل، يمكنك ترك هذا التوتر الميكانيكي وسيقوم كل شيء إلى الأعلى ويتدحرج إلى أسطوانة.

وعلى شريحة، كان الباحثون قادرين على تحقيق هذه الحركة عن طريق تثبيت جانب واحد من المادة الرقيقة لإنشاء في جوهرها، شريط نافذة ستارة.
وفي النهاية، كان الفريق قادرا على تجميع نموذج أولي للبطارية الصغيرة في مساحة لا تتعدى 0.04 ملليمتر مربع، ما يوفر سعة أعلى بثماني مرات مما يمكن أن تحققه بطارية مسطحة بحجم مماثل.

ويقول الباحثون إن الأسطوانة تشبه الهيكل القياسي للفائف السويسرية المستخدمة في البطاريات الأكبر، بما في ذلك طبقتان على الأقل للمجمع، وشريط أنود، وغشاء إلكتروليت ملفوفان معاً. ويقول العلماء إن التصميم ليس قابلا لإعادة الشحن فحسب، بل إن البطارية في وضعها الحالي يمكن أن تشغل أصغر أجهزة الكمبيوتر لدينا لمدة 10 ساعات تقريبا. ولا يزال هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به.

ويقول الفيزيائي أوليفر شميت من جامعة كيمنتس للتكنولوجيا في ألمانيا: “لا تزال هناك إمكانات هائلة لتحسين هذه التكنولوجيا، ويمكننا أن نتوقع بطاريات ميكروية أقوى بكثير في المستقبل”.