सोचिए अगर आपकी जीन्स की जेब के अंदर के पसीने के धागे आपके सेल फोन को चार्ज कर सकते हैं। चित्र सेंसर जिन्हें बैटरी की आवश्यकता नहीं है क्योंकि वे अपनी शक्ति बनाते हैं। दोनों और अधिक जल्द ही संभव हो सकते हैं, नए पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों और उपकरणों के लिए धन्यवाद।
ऐसी सामग्री को दबाने, स्क्वाशिंग या घुमा देने से एक विद्युत आवेश उत्पन्न होता है। उस चार्ज को कैप्चर और स्टोर करने के लिए एक सर्किट जोड़ें, और आप मोशन को बिजली में बदल सकते हैं।
पीजोइलेक्ट्रिक (Pee-AY-zoh-ee-LEK-trik) सामग्री नई नहीं हैं। लेकिन उपयोगी काम करने के लिए उन्हें पर्याप्त बिजली उपलब्ध कराना है। आज, इस तरह की अधिकांश सामग्री केवल कुछ माइक्रोवेट बिजली का उत्पादन करती है। तुलना के लिए, एक विशिष्ट एलईडी लाइट बल्ब को बिजली देने के लिए कुछ 8 मिलियन microwatts (8 वाट) लगते हैं। आज की अधिकांश पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री भी सिरेमिक है। कठोर लेकिन आसानी से टूटने योग्य, वे बहुत लंबे समय तक नहीं रह सकते हैं।
लेकिन दो नई परियोजनाएं इस बात का स्वाद देती हैं कि ये असामान्य उपकरण उपकरणों को कैसे चालू कर सकते हैं ताकि वे उपन्यास वातावरण में काम कर सकें। एक कपड़े को बदल देता है। दूसरा पानी के नीचे रोबोट और अधिक द्वारा नेविगेशन की सहायता के लिए सोनार जैसा बीकन बन जाता है
कपड़े को सशक्त बनाना
कमल असदी ने सोचा कि वह एक ऐसी जेब कैसे बना सकता है जो सेल फोन को चार्ज कर सके। असदी इंग्लैंड में बाथ विश्वविद्यालय में भौतिक विज्ञानी हैं। इस तरह की चार्जिंग पॉकेट बनाने के लिए, उसे एक नरम और स्ट्रेच वाली पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री की आवश्यकता होती है। यह सिरेमिक वालों को खत्म करता है। लेकिन नायलॉन काम कर सकता है।
यह कठिन, फैला हुआ, हल्का प्लास्टिक स्विमसूट्स और स्पोर्ट्सवियर से लेकर फिशिंग लाइन और गिटार स्ट्रिंग्स तक सब कुछ दिखाता है। अधिकांश नायलॉन पीजोइलेक्ट्रिक नहीं हैं। लेकिन कुछ प्रकार के नायलॉन में यह संपत्ति होती है - यदि और केवल अगर आप पहली बार इसे एक निश्चित क्रिस्टल संरचना बनाने के लिए सहवास करते हैं। इसे एक लंबे, पतले धागे के रूप में उस विशेष संरचना में लाना "कठिन और चुनौतीपूर्ण है," असदी नोट। लेकिन उनकी टीम को हाल ही में ऐसा करने का एक तरीका मिला।
सबसे पहले, शोधकर्ताओं ने एक मजबूत एसिड में नायलॉन छर्रों को भंग कर दिया। तब उन्होंने एक सुई से तरल के बहुत पतले धागे को शूट करने के लिए इलेक्ट्रोसपिनिंग नामक तकनीक का इस्तेमाल किया। धागा सूख जाता है क्योंकि यह एक प्लेट पर भूमि है।
हालांकि, टीम ने पहली बार यह प्रयास किया, हालांकि सूखे धागे पीजोइलेक्ट्रिक नहीं थे। समस्या? "एसिड अणु नायलॉन के अंदर रहना पसंद करते हैं," आसदी बताते हैं। “वे बेहद खुश और तनावमुक्त हैं। वे बाहर नहीं जाना चाहते हैं।
असदी को समझाता है। “वे बेहद खुश और तनावमुक्त हैं। वे बाहर नहीं जाना चाहते हैं।
व्याख्याकार: अम्ल और क्षार क्या हैं?
इसलिए उन्होंने एक और घटक जोड़ा। जिसे एसीटोन (ASS-ih-toan) कहा जाता है, यह अधिकांश नेल पॉलिश रिमूवर के अंदर एक ही सामान है। इस रसायन ने एसिड को नायलॉन के धागे से बाहर निकाल दिया, क्योंकि यह सूख गया था। असदी कहते हैं: "यह ऐसा है जैसे कि यह एसिड से कहता है," ठीक है, अच्छी नौकरी। आपने [नायलॉन] को भंग कर दिया। अब इसे छोड़ने का समय है। ”
अपने नए तंतुओं को प्रदर्शित करने के लिए, पीज़ोइलेक्ट्रिक, आसदी ने एक परिपथ से बनी एक चटाई को झुका दिया। एक छात्र ने फिर चटाई को अपनी हथेली पर रखा। अपना हाथ खोलना और बंद करना यह सब बिजली पैदा करने के लिए किया गया था।
सेल फ़ोन को चार्ज करने के लिए यह पर्याप्त नहीं था। "मैं चाहता हूं कि यह हो," असदी कहते हैं। लेकिन बहुत अधिक काम के साथ, वह कहते हैं, इस तरह की उपलब्धि संभव होनी चाहिए। असाडी की टीम ने 23 अक्टूबर को उन्नत कार्यात्मक सामग्री में अपने निष्कर्षों का वर्णन किया।
यह दिखाने के लिए पहले परीक्षणों में से एक था कि नायलॉन धागे शरीर के आंदोलनों को बिजली में बदल सकते हैं। और अधिकांश शोधकर्ताओं के लिए यह काफी रोमांचक है
झीकुन डैनियल डेंग कहते हैं, "यह वास्तव में फैला हुआ है।" वह एक इंजीनियर और महासागर वैज्ञानिक है जो अनुसंधान में शामिल नहीं था। उन्होंने कहा कि वह रिचलैंड, वॉश में पैसिफिक नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी में काम करते हैं। नायलॉन के फाइबर कम बिजली के सेंसर को चलाने के लिए पर्याप्त बिजली बना सकते हैं। लेकिन पहले असदी की टीम को उस बिजली के प्रबंधन के लिए एक सर्किट जोड़ना होगा।
लो-पावर पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर इंटरनेट ऑफ थिंग्स बनाने में मदद कर सकते हैं। यह सेंसर की एक प्रणाली है जो वास्तविक समय में लोगों, स्थानों और चीजों के बारे में जानकारी साझा करती है।
उदाहरण के लिए, सड़कों में पाईज़ोइलेक्ट्रिक सेंसर ट्रैफ़िक को ट्रैक करने के लिए वाहनों की गति का पता लगा सकते हैं या आवश्यकतानुसार सड़क के संकेत या स्ट्रीट लाइट को प्रकाश में ला सकते हैं। शरीर पर या कपड़ों पर सेंसर स्वास्थ्य की निगरानी कर सकते हैं या फिटनेस को ट्रैक कर सकते हैं, किसी को चलने के रूप में गति से खुद को शक्ति दे सकते हैं। समुद्र की निगरानी करने वाले सेंसर पानी की गति से खुद को शक्ति दे सकते हैं।
पानी के भीतर अपना रास्ता खोजना
कैम्ब्रिज के मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में इंजीनियर फेल्ड अदीब और रेजा गफ्फारिवार्दव ऐसी ही एक अंडरसीट प्रणाली पर काम कर रहे हैं। समुद्र के तापमान या पानी के दबाव को मापने के लिए सेंसर बनाने के लिए उन्होंने पहले पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का इस्तेमाल किया। अब वे सेंसर को कुछ हद तक पानी के नीचे प्रकाश स्तंभ की तरह काम करने के लिए संशोधित कर रहे हैं। प्रकाश के बजाय, यह पानी के भीतर मशीनों को नेविगेट करने में मदद करने के लिए श्रव्य संकेतों को बीम करेगा।
रेडियो सिग्नल उपग्रहों, सेल फोन और अन्य उपकरणों के बीच आसानी से उछलते हैं, गफ़रीवर्धवघ नोट करते हैं। वे संकेत हमें जीपीएस के माध्यम से अपना रास्ता खोजने में मदद करते हैं। लेकिन जब रेडियो सिग्नल पानी से टकराते हैं, "वे बहुत तेजी से मरते हैं," वे बताते हैं। हालांकि, ध्वनि तरंगें पानी के माध्यम से अच्छी तरह से यात्रा करती हैं। डॉल्फ़िन और कुछ व्हेल चारों ओर अपना रास्ता खोजने के लिए इकोलोकेशन नामक तकनीक का उपयोग करती हैं। वे ध्वनि उत्सर्जित करते हैं, फिर पास की किसी भी चीज़ को उछालने के लिए इसकी प्रतिध्वनि सुनते हैं। यह प्रतिध्वनि पशु को उसके परिवेश के बारे में विवरण देती है।
अंडरसीज रोबोट, पनडुब्बी और उपकरण जो मछली या अन्य समुद्री जानवरों को ट्रैक करते हैं, एक समान तकनीक का उपयोग करते हैं। एक सटीक स्थान का पता लगाने के लिए, हालांकि, इन मशीनों को निश्चित बीकन के एक नेटवर्क की आवश्यकता होती है जो उनकी आवाज़ सुनते हैं और फिर उन्हें बताते हैं कि वे कहाँ हैं।
जलीय जानवरों और उनके पानी के नीचे की दुनिया की निगरानी करने के लिए, डेंग अक्सर ऐसे बीकन के नेटवर्क का उपयोग करता है। लेकिन उन्हें तब बदलना पड़ता है जब उनकी बैटरी मर जाती है, जो एक बड़ी समस्या हो सकती है। "कभी-कभी," वह कहता है, "आप उन्हें एक साल के लिए बाहर निकालते हैं, उन्हें ठीक करते हैं, और महसूस करते हैं कि कभी काम नहीं किया। यह शोधकर्ताओं के रूप में हमारा सबसे बुरा सपना है। "
इसके विपरीत, MIT समूह के सेंसर को कभी भी बैटरी की आवश्यकता नहीं होगी। वे ध्वनि तरंगों के कंपन का उपयोग करके खुद को शक्ति देते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक उन कंपन को बिजली में बदल देते हैं।
एक सर्किट सेंसर को जगाने के लिए उस बिजली का उपयोग करता है। यह ध्वनि तरंगों को वापस पानी में उछाल देता है। हालांकि सेंसर सभी प्रकार की ध्वनि के लिए नहीं जगा है। यह उन आवृत्तियों के लिए सुनता है जो मानव मशीन या ट्रैकिंग डिवाइस बाहर भेजते हैं।
2020 की शुरुआत में एक ठंडे बोस्टन सर्दियों के दिन के दौरान, गॉफरीवर्दवाघ की टीम ने चार्ल्स नदी में अपने सेंसरों का परीक्षण करने के लिए बर्फ में फंसे हुए थे। ध्वनि तरंगों ने उन सेंसरों को जागने और काम करना शुरू कर दिया। शोधकर्ताओं ने नवंबर में एसोसिएशन ऑफ कंप्यूटिंग मशीनरी की 19 वीं कार्यशाला में नेटवर्क में हॉट टॉपिक्स पर अपनी उपन्यास तकनीक का वर्णन किया।
सेंसर अभी तक डेंग और अन्य महासागर वैज्ञानिकों के उपयोग के लिए उनके संकेतों को पर्याप्त दूर तक नहीं पहुंचाते हैं। और उनकी सटीकता भी बेहतर हो सकती है। लेकिन अगर एमआईटी समूह अपनी तकनीक में सुधार करने में सक्षम है, तो डेंग किसी दिन समुद्री जानवरों और मछलियों को ट्रैक करने के लिए इसका उपयोग करने की उम्मीद करता है, जिसमें सामन, ईल और शैड शामिल हैं।
"हम पानी के नीचे की तुलना में चाँद के बारे में अधिक जानते हैं," गफ़रीवर्दवाघ कहते हैं। हो सकता है, भविष्य में, यह अब सच नहीं होगा, वे कहते हैं, पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के हिस्से में धन्यवाद।
