Tag Archives: yarn

நூலிழையில் மின்சக்தி உற்பத்தி; வியக்க வைக்கும் விஞ்ஞான ஆய்வு

carbon-yarn-1000-2017-08பேட்டரி இல்லாமலே ஸ்மார்ட்போனை சார்ஜ் செய்து கொள்ள முடிந்தால் எப்படி இருக்கும்? அமர்களமாக தான் இருக்கும், ஆனால் இது எப்படி சாத்தியம் என கேட்கலாம். இந்த கேள்விக்கு விடை அளிக்கும் வகையில் தொழில்நுட்ப உலகில் பல ஆய்வுகள் சுறுசுறுப்பாக நடைபெற்று வருகின்றன. இந்த ஆய்வுகள் பல மட்டங்களில், பலவிதமாக நடைபெற்றுக்கொண்டிருக்கின்றன. ஒரு பக்கம் பார்த்தால் பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தை இன்னும் மேம்படுத்த முயன்றுக்கொண்டிருக்கின்றனர். இன்னொரு பக்கம் பார்த்தால், பேட்டரியே இல்லாமல் மின்சக்தியை உருவாக்கி கொள்வதற்கான வழியை தேடிக்கொண்டிருக்கின்றனர்.

இரண்டாம் பிரிவிலான ஆய்வின் பிரதான நோக்கம் ஸ்மார்ட்போன்கள் அல்ல; ஸ்மார்ட் ஆடைகள் அல்லது வியரபில் என சொல்லப்படும் அணிகணிணிகள். நாம் அணியும் சட்டை அல்லது மேலாடையை அதிநுட்ப துணிகளால் உருவாக்கும் போது அவற்றில் சின்னஞ்சிறு சென்சார்களை பொருத்தி தகவல்களை திரட்டவும், பெறவும், இன்னும் பலவித நவீன செயல்களுக்கும் பயன்படுத்திக்கொள்ளலாம். இதயத்துடிப்பை கண்காணிப்பது துவங்கி, பிட்னஸ் முன்னேற்றத்தை கணக்கிடுவது வரை பலவித பயன்கள் இந்த ஸ்மார்ட் ஆடைகளை முன்வைத்து விவரிக்கப்பட்டாலும், இந்த அற்புதங்களுக்கு மிகப்பெரிய தடையாக இருப்பது பேட்டரி போதாமை தான்.
ஆம், ஸ்மார்ட் ஆடைகள் இயங்க வேண்டும் எனில் அவற்றில் பொதிக்கப்பட்டுள்ள சென்சார்கள் செயல்பட பேட்டரி தேவை. ஆடையில் சென்சார்களை தொழில்நுட்ப இழையாக நெய்துவிடும் அளவுக்கு விஞ்ஞானம் வளர்ந்திருக்கிறது என்றாலும், பேட்டரி நுட்பத்தில் அந்த அளவு முன்னேற்றம் இல்லை. விளைவு ஸ்மார்ட் ஆடைக்கு தேவையான ஆற்றலை வழங்க பேட்டரியை தனியே சுமந்து செல்ல வேண்டும். அப்படியே சின்னஞ்சிறிய பேட்டரிகளை உருவாக்கினாலும் கூட, அவற்றின் செயல்திறன் சொற்மாகவே இருக்கும் என்பதால் அரைமணிக்கு ஒரு முறை சார்ஜ் செய்யும் தேவை ஏற்படலாம்.
எனவே தான், சுயமாகவே மின்சக்தியை உற்பத்தி செய்து கொள்ளும் சாதனங்களை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்தி வருகின்றனர். சாதனங்கள் என்றால் மிகவும் சிக்கலானவை இல்லை, ஒரு மெல்லிய நூலிழை போன்றவை தான். அந்த நூலிழையை இழுத்தாலோ அல்லது சுருக்கும் வகையில் திரும்பினாலே மின்சக்தி எட்டிப்பார்க்கும் வகையிலான கண்டுபிடிப்பிற்கான முயற்சியில் ஆய்வுக்குழுவினர் மூழ்கியுள்ளனர்.
இத்தகைய ஆய்வில் எதிர்கால நம்பிக்கையை ஏற்படுத்தும் வகையில் மைல்கல் செய்தி ஒன்று அண்மையில் வெளியாகியுள்ளது. கார்பன் நுண்குழாய்களை கொண்டு அதி நவீன நூலிழை உருவாக்கம் தொடர்பான செய்தி தான் அது.
அமெரிக்காவின் டெக்சாஸ் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் தென்கொரியாவின் ஹான்யாங் பல்கலைக்கழக ஆய்வாளர்களை கொண்ட சர்வதேசக்குழு, உருவாக்கியுள்ள இந்த அதி நவீன நூலிழைக்கு ’டிவிஸ்ட்ரான்’ என பெயரிடப்பட்டுள்ளது. இந்த டிவிஸ்ட்ரானை முறுக்கினால் அல்லது நீட்டினால் அதிலிருந்து மின்சாரம் உற்பத்தியாகிறது. இந்த மின்சாரத்தை அறுவடை செய்து கொள்ளலாம் என்பதும், இந்த இழையை ஸ்மார்ட் ஆடை தயாரிப்பு உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்காக பயன்படுத்திக்கொள்ளலாம் என்பதும் தான் ஆய்வில் கவனிக்க வேண்டிய முக்கிய அம்சங்கள்.
ஒரு நூலிழையில் இருந்து மின்சக்தி உற்பத்தியாகும் என்பதை நம்புவது கடினமாக இருக்கலாம். ஆனால், இந்த நூலிழை நாம் அறிந்த சாதாரண நூலிழைகள் போன்றது அல்ல. இவை கார்பன் நேனோடியூப் என சொல்லப்படும் கார்பன் நுண் குழாய்களால் உருவானவை.
இந்த இடத்தில் கார்பன் நுண்குழாய்கள் பற்றி சில முக்கிய விஷயங்கள்: கார்பன் நுண்குழாய்கள் மிகவும் மெல்லியவை. அதாவது கண்ணால் பார்க்க முடியாத அளவுக்கு மெல்லியவை. எந்த அளவு மெல்லியவை என்றால், மனித தலைமுடியை விட 10 ஆயிரம் மடங்கு மெல்லியவை. ஆனால் அதே நேரத்தில் எக்கை விட 100 மடங்கு உறுதியானவை மற்றும் தாமிரத்தை விட அதிகமாக மின்சக்தியை கடத்தும் ஆற்றல் கொண்டவை. இந்த அற்புத ஆற்றல் காரணமாக கார்பன் நுண்குழாய்களை பலவித ஆய்வுகளில் பயன்படுத்தி வருகின்றனர்.
டெக்சாஸ் பல்கலை ஆய்வுக்குழுவினரும் இந்த காரணத்தில் தான் கார்பன் நுண்குழாய்களை கொண்டு நூலிழைகளை உருவாக்கி இருக்கின்றனர். விளைவு இந்த நூலிழைகளை இழுத்தால் அல்லது முறுக்கினால் அவற்றில் இருந்து மின்சக்தி உற்பத்தியாகும். ஆனால் அதற்கு முன் இவற்றை எலக்ட்ரோலைட் என சொல்லப்படும் கலைவையில் மூழ்க வைக்க வேண்டும். உடனே இழைகள் மின்னாக்கம் பெறுகின்றன. இந்த இழைகளை முறுக்கும் போது, அவற்றில் உருவாகியுள்ள அயனிகள் நெருக்கமாக வருகின்றன. இவற்றை அப்படியே பாய்ந்தோடச்செய்து மின்சக்தியாக அறுவடை செய்து கொள்ளாம் என்கின்றனர் ஆய்வாளர்கள்.
இதில் கவனிக்க வேண்டிய விஷயம் என்னவெனில், டிவிஸ்ட்ரான் இழைகளை மின்னாக்கம் பெற வைக்க, அவற்றை வெறும் உப்பு தண்ணீர் கரைசலில் மூழ்க வைத்தாலும் போதும் அல்லது, அவை மீது இத்தகைய கரைசலை பூசினாலும் போதும். அதன் பின் இந்த இழைகள் சுருங்கும் போது அல்லது நீளமாகும் போது தானாக மின்சக்தி உற்பத்தியாகும். இந்த இழைகளை, ஆடைகளில் நெய்து அணிந்து கொண்டால், நம்முடைய உடலில் இருந்து வெளியாகும் வியர்வையே கூட இவற்றுக்கான உப்பு கரைசலாகலாம் என்பதும், நம்முடைய மூச்சுக்காற்று மற்றும் நடை அசைவுகளே இவற்றை கசக்கிப்பிழிந்து மின்சக்த்தி பெறுவதற்கு போதுமானது என்பதும் தான் கவனிக்க வேண்டிய விஷயம்.
இந்த அளவுக்கு எளிதானது இல்லை என்றாலும், இது போன்ற எண்ணற்ற சாத்தியங்கள் இருக்கின்றன. எனவே தான், இந்த ஆய்வு தொடர்பான கண்டுபிடிப்பு சயன்ஸ் இதழில் வெளியான பின், எண்ணற்ற இணைய இதழ்களிலும், நாளிதழ்களிலும் கட்டுரையாக வெளியாகி கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது.
டிவிஸ்ட்ரான் இழையை ஆய்வுக்குழுவினர் சிறிய அளவில் தான் உருவாக்கியுள்ளனர். இதனைக்கொண்டு ஒரு சிறிய எல்.இ.டி விளக்கை எரிய வைத்துள்ளனர். ஆனால் எதிர்காலத்தில் இவற்றின் சாத்தியங்கள் எல்லையற்றவையாக இருக்கின்றன என்பது தான் முக்கியம்.
ஏற்கனவே குறிப்பிட்டபடி, ஸ்மார்ட் ஆடைகளில் இவற்றை நெய்து, அணிகணிகளுக்கு தேவையான மின்சக்தியை நம்முடைய உடல் அசையில் இருந்தே உருவாக்கி கொள்ளலாம். அதே போல, இந்த இழைகளை கடல் அலைகளுக்கு நடுவே வைத்து, அலைகள் மூலம் மின்சக்தியை உற்பத்தி செய்யலாம் என்கின்றனர்.
எந்திரவியல் ஆற்றலை இப்படி மின்சக்தியாக மாற்றக்கூடிய பொருட்கள் பைசோஎலெட்ரிக் தன்மை கொண்டவையாக குறிப்பிடப்படுகின்றன. இத்தகைய பொருட்களை கொண்டு நடைபெற்று வரும் ஆய்வுகளுக்கான உந்துசக்தியாகவும் இந்த ஆய்வு அமைந்துள்ளது.

கட்டுரைக்கு துணை நின்ற இணைப்புகள்:
1. http://www.utdallas.edu/news/2017/8/25-32663_No-Batteries-Required-Energy-Harvesting-Yarns-Gene_story-wide.html
2. http://www.popsci.com/nano-carbon-yarn-electricity#page-3
3. https://techcrunch.com/2017/08/24/carbon-nanotube-twistron-yarn-generates-electricity-when-stretched/

நன்றி; மின்னம்பலம் இணைய இதழில் எழுதியது