باتری هایی از جنس کاغذ

محققان آمریکایی به فناوری جدیدی دست یافته اند که با استفاده از آن می توانند باتری هایی از جنس کاغذهای آغشته به نانولوله های کربنی بسازند.این کاغذها که از قابلیت خم شدن،پیچ خوردن و حتی تا شدن برخوردار هستند.در ساخت ابزارهای الکترونیکی قابل انعطاف به عنوان باتری یا ابر خازن،مورد استفاده قرار می گیرند.در باتری ها از یک واکنش شیمیایی برای ذخیره و آزاد سازی انرژی استفاده می شود.این در حالی است که خازنها با استفاده از جریان الکتریکی مجموعه ای از صفحات رسانا را ایجاد می کنند،که به واسطه یک سطح عایق از یکدیگر مجزا شده اند.

خازنهای معمولی نمی توانند مقادیر زیاد انرژی را ذخیره کنند،اما با ساخت ابر خازنها با استفاده از نانولوله های کربنی به عنوان الکترودها می توان حجم بالایی از انرژی را در خازنها ذخیره کرد.برای ساخت ابر خازنهایی که از قابلیت انعطاف پذیری برخوردار باشند،محققان با استفاده از بخار مواد شیمیایی استاندارد،نانولوله های کربنی را در سطح یک صفحه ی سیلیکونی مستقر ساخته اند و از چنین روش مشابهی برای ساخت باتری های کاغذی سبک و انعطاف پذیر نیز استفاده کرده اند.

در یک سطح کاغذ،نانولوله های کربنی قرار دارند که به عنوان کاتد عمل می کنند و در سطح دیگر ان لایه ای از جنس لیتیم قرار گرفته است که به عنوان آند عمل می کند.با قرار گرفتن این ورقه در میان صفحاتی از جنس فویل آلومینیومی،می توان از آن به عنوان مولد برق استفاده کرد.این ورقه ها که از جنس قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی برخوردار هستند برای تامین انرژی ابزارهای الکترونیکی ساخته شده از صفحات پلاستیکی انعطاف پذیر مورد استفاده قرار می گیرند.نمونه اولیه ساخته شده به قدری کوچک است که،می توان آنرا میان دو انگشت شست و اشاره نگه داشت و ?/? ولت جریان الکتریکی تولید می کند که،برای تامین برق یک پنکه کوچک و یا روشن کردن یک لامپ کافیست.

با روی هم قرار گرفتن یک ورقه از این باتری روی ورقه دیگر،قدرت بازده باتری افزایش پیدا می کند.همچنین محققان در تلاش هستند در مراحل بعدی تحقیقات خود،با ایجاد تغییراتی در الکترولیت این باتری ها،حجم ذخیره انرژی را افزایش دهند تا بتوانند از انها به عنوان جایگزین باتری های معمولی در ساخت تجهیزات ذخیره سازی انرژی در کیت های الکترونیکی پیشرفته استفاده کنند.

با توجه به این که هنوز هزینه لازم برای ساخت باتری های کاغذی پیشرفته برآورد نشده است،بنابراین هزینه نهایی ساخت آنها هنوز اعلام نشده است.

 تولید انرزی برق از صوت

شروین تقوی، دانشجوی دکتری مهندسی برق دانشگاه Caltech با طراحی سیستم تولید انرژی برق از امواج صوتی برای تحقق ایده خلاقانه استفاده از صوت به عنوان منبعی پاک و ارزان برای تولید انرژی تلاش می‌کند.
به گزارش خبرنگار «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، در طرح پیشنهادی وی، یک آنتن بشقابی صداهای بلند فرودگاه‌ها یا بزرگراه‌ها را از طریق میکروفن به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند که این جریان پس از یکسو سازی در یک خازن بزرگ ذخیره شده و به عنوان یک منبع تغذیه الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این پژوهشگر جوان ایرانی که طرح ابتکاری خود را سال‌ها پیش در نمایشگاه اختراعات سوئیس ارائه کرده است، علاوه بر این طرح، اختراعات متعددی در زمینه سیستم‌های لیزری و اپتیک دارد که از سوی مؤسسه تکنولوژی کالیفرنیا (دانشگاه Caltech) ثبت شده و چشم‌انداز بسیار روشنی برای این ابداعات در جایگزینی سیستم‌های موجود اپتیکی ترسیم شده است.
شروین تقوی لاریجانی که دارای دیپلم دانشگاه Orsay پاریس و فوق لیسانس مهندسی الکترونیک از دانشگاه کلتک آمریکا است، در سن 20 سالگی در نمایشگاه بین‌المللی اختراعات در ژنو به دلیل اختراع سیستم استفاده از نویزهای صوتی در تولید برق به دریافت مدال نقره نایل شد.
تقوی در گفت‌وگو با خبرنگار «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) درباره ایده خلاقانه خود مبنی بر استفاده از صوت به عنوان منبع انرژی گفت: من 16 سال داشتم و در دبیرستان بودم که موقعی که معلم فیزیک درس می‌داد به فکرم رسید که چرا به صوت و انرژی‌های اکوستیک به عنوان یک منبع انرژی فکر نکنیم.
انسان همواره به صوت با دو دید نگاه کرده است، یکی به عنوان یک علامت (سیگنال) که بهتر است این سیگنال هر چه تمیزتر باشد و دوم به عنوان یک عامل مزاحم و آلاینده که باید از آن اجتناب کرد.
من همان موقع به فکرم رسید که این عامل مزاحمت برعکس می‌تواند بسیار مفید واقع شود به این صورت که از آن به عنوان یک منبع تولید انرژی که در زندگی انسان امروزی نقشی حیاتی دارد استفاده کرد.
وی خاطرنشان کرد: از همان موقع نیروی خود را به کار بردم که چه طور می‌توان این ایده را عملی کرد و سرانجام موفق به ارائه سیستم ساده‌ای در این زمینه شده و آن را به اداره ثبت اختراعات فرانسه ارائه کردم. پس از این این که تحقیقات کامل توسط اداره ثبت انجام شد و معلوم شد که این عقیده جدید است مورد توجه دولت و ارتش فرانسه واقع شد که کل هزینه ثبت را دولت پرداخت.
جدید بودن ابتکار من این بود که صوت (صداها و تمامی امواج اکوستیک) نه علامت (سیگنال) است و نه یک مزاحمت بلکه صوت می‌تواند یک منبع انرژی باشد.
تقوی تصریح کردم: سیستم ساده‌ای که من طراحی کردم این توانایی را داشت که امواج اکوسیتک را به برق تبدیل کند بدون اینکه به هیچ انرژی دیگری نیاز باشد بدین ترتیب انسان می‌تواند به صورت رایگان از صوت انرژی بگیرد به علاوه در طبیعت منبع‌های صوتی خیلی زیادی است که یکی از آنها همین شهر تهران است.
وی در گفت‌و‌گو با ایسنا خاطرنشان کرد: علاوه بر این نباید از یاد ببریم که انسان فقط یک رنج محدود انرژی اکوستیک را می‌شود. در طبیعت رنج‌های دیگری از صوت وجود دارد که به دلیل فرکانس آن توسط ما قابل شنیدن نیست مثل طیف‌هایی از صوت که برخی حیوانات در مواردی مثلا قبل از زلزله می‌شنوند و می‌تواند بسیار پرانرژی نیز باشد، بنابراین حتی اگر سیستم ابداعی امروز نتواند انرژی زیادی تولید کند، قطعا در آینده‌ای نه چندان دور با تکمیل آن و دستیابی به منابع صوتی دیگر می‌توان به تولید مقدار قابل توجهی انرژی با این سیستم امیدوار بود.
تقوی درباره مزایای استفاده از این سیستم گفت: جالب بودن انرژی صوتی این است که یک انرژی تمیز است و مواد زایدی بر جای نمی‌گذارد. در حال حاضر یکی از جدی‌ترین مشکلاتی که در استفاده از منابع نوین انرژی از جمله انرژی هسته‌یی وجود دارد مساله زباله‌های برجای مانده از آن است برای همین است که مرکز آزمایش‌های اتمی ITER سعی دارد که از واکنش Fusion انرژی بگیرد که ماندگاری رادیواکتیویته آن بسیار کمتر از سیستم‌های رایج هسته‌یی است. با این حال چه در سیستم جدید و چه در راکتورهای موجود همچنان با تکنیک‌هایی بسیار پیچیده و خطرناک سروکار داریم.
این دانشجوی ایرانی موسسه فن‌آوری کالیفرنیا درباره بازتاب ارائه این طرح و برخورد دانشمندان با این ایده بنیادی در تولید انرژی گفت: پس از ثبت اختراع با هزینه دولت فرانسه به نمایشگاه اختراعات سوییس که بزرگترین و مهم‌ترین نمایشگاه مخترعین دنیاست دعوت شدم. در این نمایشگاه بیش از هزار مخترع از تمام کشورهای معتبر دنیا حضور داشتند که من با بیست سال سن جوان‌ترین شرکت‌کننده نمایشگاه بودم. این طرح بسیار مورد توجه بازدید کنندگان و رسانه‌های گروهی بین‌المللی قرار گرفت به طوری که وقتی صدر اعظم سوئیس به همراه وزیر نیروی آن کشور و شهردار ژنو برای بازدید نمایشگاه آمدند و شنیدند که جوان‌ترین مخترع در نمایشگاه چنین عقیده نوینی ارائه کرده به ملاقات من آمدند و بخش اعظم دیدار آنها به صحبت درباره این طرح گذشت که گزارش آن در شبکه‌های رادیو تلویزیونی و مطبوعات نیز پخش شد. با وجودی که من به عنوان یک فرانسوی به نمایشگاه دعوت شده بودم خودم را به تمامی شخصیت‌ها و رسانه‌ها یک ایرانی معرفی کردم.
وی خاطرنشان کرد: پس از این که من برای اولین بار این ایده را که می‌توان از صوت به عنوان منبع انرژی توجه کرد نشان دادم و مطبوعات آن را منتشر کردند، کشورهای پیشرفته به این مساله پی برده و این ایده را دنبال کردند و تحقیقات زیادی را در این زمینه آغاز کردند و در این ارتباط تماس‌های زیادی با گروه‌های تحقیقاتی در کشورهای مختلف دارم.
تقوی اضافه کرد: هر اختراع به مرور زمان تکمیل می‌شود و نباید انتظار داشت که اولین اختراع تکمیل باشد. یک مثال اختراع چرخ است که به نظر من مهمترین اختراع انسان است. این اختراع را بشر اولیه هزاران سال پیش و قبل از ایجاد هرگونه تمدن انجام داد ولی هنوز چرخ‌های مختلف و کاملتری ارائه می‌شود.
وی در ادامه گفت‌و‌گو با ایسنا یکی دیگر از مزایای سیستم تبدیل صوت به انرژی برق را قابلیت ذخیره‌سازی انرژی در آن عنوان و خاطرنشان کرد: در این سیستم تبدیل صوت به انرژی برق به کمک transducteur صورت می‌گیرد و آن را به کمک یک Circuit electric در یک باتری که می‌تواند یک خازن باشد ذخیره می‌شود.
transducteur دستگاهی است که انرژی صوت(اکوستیک) راکه امواجی مکانیکی است به انرژی برق تبدیل می‌کند.
تقوی تصریح کرد: میکروفن‌ها به یک نوع از این دستگاه میکروفن است که البته با سیستم ما بسیار تفاوت دارد.
هدف میکروفن این است که تمیزترین علامت(سیگنال) ممکن را بدهد نه بیشترین انرژی را ، برای همین هم هست که ساخت بعضی از این میکروفن‌ها سخت و گران است و بعضی میکروفن‌ها از منابع برقی دیگر کمک می‌گیرند. در کاربردی که من پیشنهاد کردم هدف این است که بالاترین انرژی برقی را از این سیستم بگیریم و کاری به کیفیت سیگنالی که میکروفن می‌دهد نداریم.
وی در ادامه درباره منابع احتمالی انرژی صوتی که می‌توان برای تولید انرژی فراوان گفت: من چند سال پیش این فرضیه را مطرح کردم که اگر انسان به نظریه «بیگ بنگ» و سیاه‌چاله‌ اعتقاد دارد پس باید منبع‌های صوتی که نتیجه آنها است در فضا وجود داشته باشد.
بعد از آن خیلی کشورهای پیشرفته به این فکر افتادند که شاید در فضا صدا وجود داشته باشد و خیلی جالب است که چند وقت پیش یک گروه در ناسا به آن پی برد.
این دانشجوی مبتکر ایرانی در پایان درباره سایر اختراعات و ابداعات خود به ایسنا گفت: من بعد از اتمام تحصیلات مهندسی در فرانسه به Caltech (مؤسسه فناوری کالیفرنیا) آمدم و تحصیلات و تحقیقات خود را در زمینه اپتیک ادامه دادم. تحقیقات من بر لیزرهای نیمه هادی قابل تنظیم جهت استفاده در ارتباطات و سنجش از دور متمرکز شده و در این راستا با استفاده از یک رزوناتور ( ارتعاش دهنده) جدید که پیش از این اختراع کرده بودم موفق به ابداع ده‌ها نوع جدید از این لیزرها شدم که تمامی آنها به عنوان اختراع توسط دانشگاه Caltech به ثبت رسیده‌اند.
به علاوه این اختراعات، طرح‌ها و اختراعات دیگری را نیز در زمینه سنجش از دور و ارتباطات ماهواره‌یی دنبال میکنم

رادیو نرم افزاری

با ابداع فن‌آوری «رادیوی نرم‌افزاری»
استاد ایرانی دانشگاه «تگزاس» موفق به طراحی سیستم جدید ارتباطات سریع و فراگیر شد

خبرگزاری دانشجویان ایران - تهران
سرویس: پژوهشی
دکتر کامران کیا صالح، استاد و محقق ایرانی دانشکده مهندسی برق دانشگاه «تگزاس» موفق به ابداع نوعی فن‌آوری جدید و استثنایی بی سیم برای افزایش سرعت و فراگیری شبکه‌های ارتباطاتی شد.
به گزارش سرویس «فن‌آوری» خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، دولت آمریکا برای بهره‌برداری از این فن‌آوری نوین با محققان این دانشگاه قرارداد امضاء کرده است.
این استاد ایرانی که رییس آزمایشگاه ارتباطات نوری دانشگاه تگزاس است یک فن‌آوری ارتباطاتی بی‌سیم طراحی کرده که می‌تواند به سادگی از یک استاندارد به استاندارد دیگری منتقل شده و ارتباط فراگیر و همه جانبه به وجود آورد.
این فن‌آوری برای کارکنان سرویس‌های اورژانسی و اضطراری طراحی شده ولی احتمالا برای کاربران عادی نیز مورد استفاده خواهد داشت.
این فن‌آوری «رادیو نرم‌افزاری» نام دارد و راز ابداع آن در مدل‌های نرم‌افزاری است که روی یک پردازشگر چند منظوره کار می‌کنند.
این فن‌آوری متفاوت با روش معمول امروزی است که در آن تلفن‌های بی‌سیم تنها با یک نوع سیگنال کار می‌کنند.
استاد کیاصالح درباره این طرح جدید گفت: ما امیدواریم که روزی ناچار به دور ریختن تلفن‌های بی‌سیم، pdaها یا سایر ابزار ارتباطاتی نشویم بلکه به راحتی بتوانیم نرم‌افزار را به روز کنیم.
به گزارش ایسنا، این دانشگر ایرانی به عنوان پژوهشگر اصلی پروژه خاطر نشان کرد: پیش‌بینی می‌شود که «رادیوی نرم‌افزار» راه را به روی ساخت یک رادیوی مفهومی هموار کند که بر اساس این فن‌آوری ابزار ارتباطاتی بتوانند به طور خودکار هر بخش از طیف ارتباطاتی را که موجود است، جست و جو کرده و مورد استفاده قرار دهد.

منبع از سایت علمی نخبگان جوان 

ترانزیستورهای نانولوله‌ای سرعت بالا

مهندسین آمریکایی اولین ترانزیستور سرعت بالا را از نانولوله‌های کربنی ساخته‌اند. پیتر برک و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا (در ایروین) نشان دادند که وسیله آنها (یک نانولولة تک‌دیواره که به صورت ساندویچ، بین دو الکترود طلا قرار گرفته است) ‌در فرکانس‌های میکروویو بسیار سریع کار می‌کند. نتیجه حاصل،‌ گامی مهم در تلاش برای تولید اجزاء نانوالکترونیک است که می‌تواند جایگزین سیلیکون در کاربردهای الکترونیکی متعدد شود.

امروزه مدارهای میکروالکترونیکی متداول، کوچک و کوچک‌ترشده، به نظر می‌رسد که طی دهة آینده به محدودیت‌های ناشی از خواص بنیادی سیلیکون برسند. خواص نیمه‌رسانایی نانولوله‌های کربنی، آنها را به جایگزینی مطمئن برای سیلیکون تبدیل می‌کند. هم‌اکنون این نانولوله‌ها در ساخت اجزاء الکترونیکی متعددی از جمله دیودها و ترانزیستورهای اثر میدانی به کار برده می‌شوند.

ترانزیستورهای معمولی سه ترمینال دارند: الکترودهای سورس 1، درین 2 و گیت 3. الکترود گیت، چگالی الکترون‌ها را در ناحیه کروی ترانزیستور که معمولاً از مواد نیمه‌رسانا ساخته می‌شود، کنترل می‌نماید.

تصویر SEM از نانولوله تک دیواره نیمه‌هادیS Li et al. 2004 Nano Lett. 4 753چنانچه چگالی الکترون بالا باشد، جریان از سورس به درین می‌رود و اگر چگالی پائین باشد، جریانی برقرار نمی‌شود. این خاصیت سبب می‌شود تا ترانزیستور همانند سوئیچ تبدیل عمل نماید.

برک و همکارانش ترانزیستورهای خود را با قراردادن یک نانولوله تک‌دیواره به صورت ساندویچی بین الکترودهای طلائی سورس و درین (به شکل رجوع کنید) ساختند. هنگامی که آنها ولتاژ گیت را تغییر دادند، دریافتند که این مدار با فرکانس 6/2 گیگا هرتز کار می‌کند. این به معنای خاموش و روشن‌شدن (قطع و وصل) جریان در حدود 1/0 نانوثانیه است که باعث شده است تا این وسیله سریع‌ترین ترانزیستور نانولوله‌ای ساخته‌شده تاکنون باشد.

در حال حاضر، این وسیله در دمای 4 درجه کلوین کار می‌کند. اما برک مطمئن است که می‌توان آن را طوری ساخت که در دمای اتاق کار کند. به‌علاوه او معتقد است که این ترانزیستور را می‌توان به نحوی ساخت که حتی در فرکانس‌های بالاتر نیز کار کند.

وی می‌گوید: "تخمین من برای حد سرعت نظری این ترانزیستور1012 هرتز (تراهرتز) است که 1000 برابر سریع‌تر از سرعت رایانه‌های جدید می‌باشد."

1- Source

2- Drain

3- Gate

ساخت نانوآنتن‌های لیزری