«ممتصات صوت» صديقة للبيئة من الأعشاب البحرية

تمتاز بقابليتها للتحلل الحيوي

الغشاء المسامي المشتق من الأعشاب البحرية (الفريق البحثي)
الغشاء المسامي المشتق من الأعشاب البحرية (الفريق البحثي)
TT

«ممتصات صوت» صديقة للبيئة من الأعشاب البحرية

الغشاء المسامي المشتق من الأعشاب البحرية (الفريق البحثي)
الغشاء المسامي المشتق من الأعشاب البحرية (الفريق البحثي)

من الطائرات إلى الشقق السكنية، تم تصميم معظم المساحات الآن بمواد تساعد على تخفيف أصوات الطنين والصدى في الحياة اليومية، لكن معظم المواد التي يمكنها إلغاء الأصوات البشرية وحركة المرور والموسيقى مصنوعة من رغوة بلاستيكية لا يمكن إعادة تدويرها.
الآن، ابتكر باحثون غشاءً مشتقاً من الأعشاب البحرية قابلاً للتحلل الحيوي ويمتص الأصوات بشكل فعال، وقاموا بالإبلاغ عن نتائج عملهم نهاية يونيو (حزيران) الماضي بدورية «الكيمياء والهندسة المستدامة».
ويعد التحكم في طريقة تحرك الصوت في جميع أنحاء الغرفة وتحسينها أمراً أساسياً لإنشاء مساحات وظيفية. وتعدّ الألواح الصوتية الرغوية حلاً شائعاً، وهي تأتي في مجموعة متنوعة من المواد والسماكات المصممة خصيصاً لمتطلبات الصوت المحددة، ومع ذلك، فإن معظم هذه الرغوات مصنوعة من البولي يوريثين والبوليمرات الأخرى المشتقة من النفط الخام أو الغاز الصخري.
ولتجنب البتروكيماويات؛ اكتشف الباحثون بدائل امتصاص الصوت ذات المصادر المتجددة والقابلة للتحلل الحيوي، لكن العديد من الخيارات الحالية مصنوعة من ألياف نباتية لا تخفف الضوضاء بشكل فعال في النطاق الأكثر فائدة لترددات الصوت، أو سميكة جداً أو يصعب تصنيعها؛ لذلك أراد تشيندام شاندرابراكاش وزملاؤه من قسم الهندسة الميكانيكية بالمعهد الهندي للتكنولوجيا، تطوير مادة مشتقة من النباتات وقابلة للتحلل الحيوي يمكن تصنيعها بسهولة ويمكن أن تمتص مجموعة من الأصوات.
ابتكر الفريق أغشية رقيقة من مادة «أجار»، وهي مادة تشبه الهلام تأتي من الأعشاب البحرية، إلى جانب إضافات أخرى مشتقة من النباتات، نوّعت من سماكة ومسامية الأغشية،. وبعد تشغيل المواد من خلال مجموعة من الاختبارات، قام الباحثون بقياس مدى جودة الأغشية في إخماد الصوت عبر مجموعة من الترددات، من همهمة الجهير إلى الأنين الحاد.
وللقيام بذلك؛ أنشأ الفريق أنبوب صوت يتم فيه وضع مكبر صوت في أحد طرفيه، ويتم تثبيت غشاء الاختبار على الطرف الآخر، وتقيس الميكروفونات الموجودة في منتصف الأنبوب مقدار الصوت المنبعث من السماعة ومقدار الصوت المنعكس من الغشاء.
أظهرت هذه التجارب، أن الأغشية المسامية المصنوعة بأعلى تركيزات أجار تتمتع بأعلى جودة لامتصاص الصوت وتعمل بشكل مشابه للرغاوي الصوتية التقليدية. ويخطط الباحثون لاستكشاف طرق لتعديل أغشية أجار لمنحها خصائص أخرى مرغوبة، مثل مقاومة اللهب، وسوف يستكشفون مواد أفلام أخرى مشتقة بيولوجياً.



«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية
TT

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

في المستقبل، يمكن تغطية سيارتك الكهربائية بألواح شمسية -ليس فقط على السطح، ولكن في جميع أنحاء الجزء الخارجي من السيارة- بفضل طلاء خاص.

وسواء كنت تقود السيارة أو كانت متوقفة، يمكن لهذا الطلاء الشمسي حصاد الطاقة من الشمس، وتغذيتها مباشرة في بطارية السيارة الكهربائية. وربما يبدو الأمر وكأنه شيء من كتاب خيال علمي، إلا أن الباحثين في شركة «مرسيدس بنز» يعملون بالفعل على جعله حقيقة واقعة.

عجينة لطلاء شمسي

يقول يوشين شميد، المدير الأول لشركة «مستقبل القيادة الكهربائية» Future Electric Drive، للبحث والتطوير في «مرسيدس بنز» الذي يستكشف تقنيات السيارات الكهربائية في مرحلة مبكرة: «نحن ننتج مئات السيارات يومياً، وسطح السيارة مساحة كبيرة جداً. فلماذا لا نستخدمها لحصاد طاقة الشمس؟».

إن المادة الكهروضوئية التي تبحثها شركة مرسيدس تشبه العجينة التي يمكن وضعها على الجزء الخارجي للسيارة. يبلغ سمك الطلاء 5 ميكرومترات فقط (يبلغ متوسط ​​سمك شعرة الإنسان نحو 100 ميكرومتر)، ويزن 50 غراماً لكل متر مربع.

وقود شمسي لآلاف الكيلومترات

في سيارة رياضية متعددة الأغراض SUV متوسطة الحجم، ستشغل العجينة، التي تطلق عليها مرسيدس أيضاً طلاءً شمسياً، نحو 118 قدماً مربعة، ما ينتج طاقة كافية للسفر لمسافة تصل إلى 7456 ميلاً (12000 كم) في السنة. ويشير صانع السيارة إلى أن هذا يمكن أن يتحقق في «ظروف مثالية»؛ وتعتمد كمية الطاقة التي ستحصدها هذه العجينة بالفعل على قوة الشمس وكمية الظل الموجودة.

طلاء مرن لصبغ المنحنيات

ولأن الطلاء الشمسي مرن، فيمكنه أن يتناسب مع المنحنيات، ما يوفر فرصاً أكبر للطاقة الشمسية مقارنة بالألواح الشمسية الزجاجية التي لا يمكن ثنيها، وبالتالي لا يمكن تثبيتها إلا على سقف السيارة أو غطاء المحرك. يُعدّ الطلاء الشمسي جزءاً من طلاء متعدد الخطوات يتضمن المادة الموصلة والعزل والمادة النشطة للطاقة الشمسية ثم الطلاء العلوي لتوفير اللون (يشكل كل ذلك معاً عمق بـ5 ميكرونات).

لن تكون هذه الطبقة العلوية طلاءً قياسياً للسيارات لأنها لا تحتوي على صبغة. بدلاً من ذلك، ستبدو هذه الطبقة أشبه بجناح الفراشة، كما يقول شميد، وستكون مادة شديدة الشفافية مليئة بجسيمات نانوية تعكس الأطوال الموجية من ضوء الشمس. كما يمكن تصميمها لتعكس أطوال موجية محددة، ما يعني أن السيارات الكهربائية يمكن أن تأتي بألوان أخرى.

وسيتم توصيل الطلاء الشمسي أيضاً عن طريق الأسلاك بمحول طاقة يقع بجوار البطارية، الذي سيغذي مباشرة تلك البطارية ذات الجهد العالي.

تأمين أكثر من نصف الوقود

ووفقاً للشركة فإن متوسط سير ​​السائق هو 32 ميلاً (51.5 كم) في اليوم؛ هناك، يمكن تغطية نحو 62 في المائة من هذه الحاجة بالطاقة الشمسية من خلال هذه التكنولوجيا. بالنسبة للسائقين في أماكن مثل لوس أنجليس، يمكن أن يغطي الطلاء الشمسي 100 في المائة من احتياجات القيادة الخاصة بهم. يمكن بعد ذلك استخدام أي طاقة إضافية عبر الشحن ثنائي الاتجاه لتشغيل منزل شخص ما.

على عكس الألواح الشمسية النموذجية، لا يحتوي هذا الطلاء الشمسي على أي معادن أرضية نادرة أو سيليكون أو مواد سامة أخرى. وهذا يجعل إعادة التدوير أسهل. وتبحث «مرسيدس» بالفعل عن كيفية جعل إصلاحه سهلاً وبأسعار معقولة.

يقول شميد: «قد تكون هناك مخاوف من أن سيارتي بها خدش، فمن المحتمل أن لوحة الباب معطلة»، وتابع: «لذا اتخذنا احتياطاتنا، ويمكننا بسهولة القول إن لدينا تدابير مضادة لذلك».

ومع تغطية المركبات الكهربائية بالطلاء الشمسي، لن يكون هناك الكثير من القلق بشأن شبكات الشحن، أو الحاجة إلى قيام الناس بتثبيت أجهزة الشحن في منازلهم. ويقول شميد : «إذا كان من الممكن توليد 50 في المائة أو حتى أكثر من قيادتك السنوية من الشمس مجاناً، فهذه ميزة ضخمة ويمكن أن تساعد في اختراق السوق».

ومع ذلك، فإن حقيقة طلاء سيارتك الكهربائية بالطاقة الشمسية لا تزال على بعد سنوات، ولا تستطيع مرسيدس أن تقول متى قد يتم طرح هذا على طرازاتها، لكنها شركة واثقة من تحقيقها.

* مجلة «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».

اقرأ أيضاً