غرسات الطاقة الحيوية التي تعمل بالبطاريات الدقيقة القائمة على الجرافين
تمكن باحثون في مختبر المحيط الهادئ الوطني (PNL) من وضع الأساس لتطور تكنولوجيا البطاريات من خلال ابتكار بطارية تعتمد على الجرافين بحجم حبة الأرز. ويتميز هذا الابتكار تحديداً عن جميع الأبحاث المماثلة السابقة لأن البطارية يمكن استخدامها فعلياً في الحياة الواقعية. وقد نجح الفريق في استخدام البطارية لمراقبة تحركات أسماك السلمون عبر الأنهار. ومن المتوقع أن يبشر هذا النوع من تكنولوجيا البطاريات بعصر جديد من القياس الحيوي.
وتعتبر هذه البطاريات الدقيقة المصنوعة من الجرافين طفرة في مجال القياس الحيوي. في هذا المجال الطبي، تم بالفعل بناء حزم استشعار صغيرة بشكل لا يصدق في هذا المجال الطبي، ولكن بطاريات أكسيد الفضة التي استخدموها لم تكن فعالة بما فيه الكفاية. فقد كانت البطاريات إما كبيرة جداً أو أنها لم تكن تدوم طويلاً بما يكفي لجمع بيانات كافية. قد تكون بطاريات الجرافين هذه قادرة على حل جميع أوجه القصور السابقة.
يرى معظم خبراء التكنولوجيا أن البطارية هي الجزء الوحيد من اللغز الذي يعيق تطوير التقنيات. وهذا يشمل الهاتف الذكي، والسيارات الكهربائية المتنقلة، والطاقة المتجددة، وحتى تقنيات القياس الحيوي. إن بناء أصغر بطارية سيكون إنجازاً رائعاً للغاية. في الوقت الحالي، لا تزال البطاريات الصغيرة، التي من المتوقع أن تشكل تقنيات البطاريات المستقبلية، إلى حد كبير من فضول المختبرات.
إذا تطورت هذه البطاريات الدقيقة بالفعل إلى مكونات طبية مفيدة، فسيتم إنقاذ الكثير من الأرواح بشكل يومي. وهذا الأمر مفيد بشكل خاص للمرضى الذين يحتاجون إلى مراقبة منتظمة، حيث سيتمكنون من الحصول على تحديثات في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى قضاء معظم وقتهم في المستشفى. سيقلل ذلك أيضًا من خطر الإصابة بعدوى المستشفيات (العدوى المكتسبة من المستشفيات)، كما سيتمكن الأطباء من الوصول إلى بيانات صحية أكثر دقة.
كل هذا ممكن بسبب مزيج فريد من الجرافين والفلور الذي يعمل عليه فريق PNLL. فالجرافين المفلور قادر على الاحتفاظ بجهد أعلى بكثير من الفولتية بينما يقوم أيضاً بتفريغ التيار بكفاءة أكبر. وتستخدم البطارية بنية "لفة الهلام" حيث يتم إعداد المادة في 3 طبقات فوق بعضها البعض، ثم يتم لفها لتشكل شكل أسطوانة ومن هنا جاءت تسميتها - لفة الهلام. تعمل هذه الطبقات في الواقع كمادة فاصلة لأنها محصورة بين أنود الليثيوم وكاثود الجرافين المفلور. ووفقاً للباحثين يجب أن يكون هذا كافياً لإرسال إشارة 744 ميكروثانية بفاصل 3 ثوانٍ لمدة ثلاثة أسابيع تقريباً، ويمكن أن تستمر لفترة أطول إذا زادت الفترة الفاصلة.
ومع ذلك، لا يزال يتعين على الباحثين التغلب على العيب الرئيسي في هذه البطارية الدقيقة الذي يمنعها من أن تكون قابلة للتطوير تجارياً، حيث يجب أن تكون كل بطارية دقيقة مصنوعة يدوياً. فقد اضطر الباحثون إلى تقطيع كل قطعة من المواد المكونة لها وتسطيحها ووضعها فوق بعضها البعض ولفها على شكل أسطوانة يدوياً.
Chin Trento
