يعرف الجميع عبء حقيبة الظهر الثقيلة من المتنزهين والجنود وحتى أطفال المدارس، لذلك طور الباحثون نموذجًا أوليًا لا يجعل الأحمال تبدو أخف بنسبة 20٪ فحسب، بل تعمل أيضًا على تجميع الطاقة من المشي ومن الحركات البشرية؛ لتشغيل الإلكترونيات الصغيرة. وقال الباحثون إن حقيبة الظهر الجديدة، التي تم نشر تقرير عنها في مجلة (ACS Nano)، يمكن أن تكون مفيدة بشكل خاص للرياضيين والمستكشفين وعمال الإنقاذ من الكوارث الذين يعملون في المناطق النائية بدون كهرباء.
تستخدم حقائب الظهر على نطاق واسع في الحياة اليومية لحمل الأحمال بدون استخدام اليدين، لكن مع مرور الوقت، يمكن أن يتسبب المشي أو الجري بكيس ثقيل في آلام الظهر والرقبة، وقد يرغب المسافرون في المناطق البرية (أو حتى أولئك الذين يعيشون في المدن الذين ليس لديهم إمكانية الوصول إلى الشاحن)، في الحصول على حقيبة يمكن أن تجمع الطاقة الميكانيكية من المشي؛ لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة أو أجهزة استشعار المراقبة الصحية. استخدم الباحثون في السابق مولدات النانو للكهرباء الاحتكاكية (TENG)، وهي أجهزة صغيرة تحول الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء؛ لصنع حقائب ظهر لجمع الطاقة، ولكن هذه الأكياس كانت ذات مخرجات طاقة منخفضة نسبيًا ولم تقدم فوائد إضافية، مثل تقليل الحمولة أو امتصاص الصدمة، فأراد تشونغ لين وانغ (Zhong Lin Wang) و جيا تشنغ (Jia Cheng) وزملاؤهم تصميم نموذج أولي يتغلب على هذه القيود.
لتوفير الجهد وامتصاص الصدمات، قام الباحثون بدمج اثنين من المطاط الصناعي في حقيبة الظهر التي تتمدد وتنكمش، مع الحفاظ على الحقيبة ثابتة أثناء سير مرتديها، مما أدى إلى انخفاض الضغط على من يرتديها بنسبة 20٪ تقريبًا. وفي الوقت نفسه أدت الحركة بين إطار حقيبة الظهر وحملها أثناء المشي إلى دفع مولد الكهرباء TENG لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء بكفاءة 14٪. وأظهر الباحثون أن الحقيبة يمكنها تشغيل مصابيح LED وساعة كهربائية وأنابيب فلورية أيضًا. يقول الباحثون إنه بمجرد التغلب على بعض التحديات، مثل تحسين كفاءة تحويل الطاقة، فإن حقيبة الظهر لديها إمكانات واعدة كمصدر للطاقة للإلكترونيات الصغيرة القابلة للارتداء والمحمولة، وأنظمة تحديد المواقع، وأجهزة استشعار الرعاية الصحية.
ملاحظة:
The American Chemical Society is not responsible for the accuracy of this translation.
مصدر مقال: حقيبة ظهر تعمل على تقليل الأحمال وتشغيل الأجهزة الإلكترونية عن طريق تجميع الطاقة من المشي
