فيما يمكن أن يطلق عليه ثورة في تكنولوجيا البطاريات القابلة للارتداء، طوّر باحثون من جامعة ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT أطول بطارية مرنة في العالم، بطارية ليثيوم من الألياف الطويلة قابلة لإعادة الشحن.
ويبلغ طول هذه البطارية نحو 140 مترًا، وقد تمتد إلى أطول من ذلك بكثير.
نشرت صحيفة Materials Today أن طول البطارية هو إثبات لإمكانية تشكيل المواد بأطوال كبيرة جدًا.
وصنعت البطارية للمرة الأولى بطريقة الرسم الحراري، ما يمكننا من صنع أي بطارية ثلاثية الأبعاد بكل الأشكال الممكنة.
وفقًا للفريق المطوّر لبطارية الألياف، يفتح الابتكار أمامنا فرصًا لا تحصى لصناعة أجهزة اتصال ذاتية القدرة –أي لا تتطلب مصدرًا خارجيًا للطاقة- وأجهزة استشعار، وأجهزة حاسوبية قابلة للارتداء، إضافةً إلى أجهزة تُعد بطارياتها جزءًا من هيكلها.
وصنع الباحثون سابقًا أليافًا تحتوي العديد من المكونات الإلكترونية، لكنها تتطلب مصدرًا خارجيًا للطاقة.
أما الآن، وبفضل بطارية الألياف القابلة للطيّ والغسل، أصبح بوسع الأجهزة العمل دون أي مصدر خارجي للطاقة.
أشار تقرير سابق إلى أن الليثيوم قد يكون مستقبل صناعة تكنولوجيا البطاريات، ويبدو أن ذلك الاختراع هو إثبات حي على ذلك.
صنعت بطارية الألياف الجديدة باستخدام مواد هلامية جديدة وبالاستعانة بنظام رسم الألياف.
.
في مؤتمر صحفي عقدته جامعة ماساتشوستس، أشار طالب ما بعد الدكتوراه، تورال خودييف، إلى أن المحاولات السابقة لصناعة بطاريات الألياف اعتمدت على وضع المواد الأساسية على السطح الخارجي للألياف.
أما هذه المرة، فتلك المواد الأساسية -إضافةً إلى الليثيوم- موجودة داخل الألياف، ومعزولة بطبقة واقية تجعلها أكثر ثباتًا ومضادة للمياه. أيضًا يمكن صنع بطارية الألياف بطول يصل إلى كيلومتر، وبقدرة عالية على التحمل، وبإمكانيات عملية فائقة.
يمكن بطارية الألياف بطول 140 مترًا شحن الساعات الذكية أو الهواتف المحمولة بقدرة تصل إلى 123 ملي أمبير في الساعة.
يقول طالب ما بعد الدكتوراه جونج تي لي: «يكمن جمال أسلوبنا في إمكانية تضمين أكثر من جهاز في الألياف ذاتها». تمكن الفريق من تضمين بطارية ليد وبطارية أيون ليثيوم ضمن الألياف ذاتها، ويرى جونج لي أنه يمكن تضمين ثلاثة أو أربعة أجهزة في المستقبل. وأضاف أنه بتضمين عدة أجهزة في الألياف ذاتها، قد نتمكن في المستقبل من تضمين جهاز حاسوب ضمن الألياف.
أيضًا يمكن استخدام المادة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، لتصميم أشكال حسب الحاجة وتكوين أجسام صلبة. لتوضيح ذلك، استخدمت لعبة في شكل غواصة وغلفت بألياف تمدها بالطاقة.
يقول خودييف: «هذه هي التجربة الأولى لطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام بطاريات الألياف. هذا لا يتطلب إضافة أي مادة أخرى لأن كل شيء موجود في الألياف بالفعل، كل المعادن والمواد الفعالة، إنها طباعة بخطوة واحدة فقط للمرة الأولى».
تقدم فريق الباحثين بطلب الحصول على براءة اختراع، ويمضون قدمًا نحو صناعة بطاريات عالية القدرة من مواد مختلفة.
هذا آخر ما توصلنا إليه في تكنولوجيا صناعة البطاريات. في وقت سابق هذا العام، تمكن فريق من الباحثين في سنغافورة من صناعة «بطارية ورقية» بسمك شعرتين بشريتين تقريبًا. وفي جامعة ستانفورد، تمكن علماء من تطوير ألواح شمسية مرنة خفيفة الوزن، يمكنها تزويد المركبات الكهربائية وسفن الفضاء الخفيفة بالطاقة.
المصدر: ibelieveinsc
اقرأ أيضاً: علماء يصوّرون اللحظة التي يصنع فيها الدماغ ذكريات جديدة
صوّر فريق من الباحثين في جامعة جنوب كاليفورنيا أدمغة حية لأسماك الزرد لإظهار كيفية معالجة الدماغ للذكريات وتخزينها في دراسة رائدة.
وبمساعدة مجهر مصمم خصيصا، تمكن الباحثون من تسجيل كيف أضاءت خلايا دماغ الأسماك – التي تكون شفافة عند الشباب.
وبينت الدراسة، التي رسمت خريطة التغيرات في الدماغ، في الاكتشاف المفاجئ أن صنع الذكريات يبدو أنه يخلق نقاط تشابك عصبية جديدة – وصلات بين الخلايا العصبية – أو جعلها تختفي تماما. لم تكن النظرية المقبولة على نطاق واسع بأن التعلم والذكريات يقويان المشابك العصبية غير واضحة.
وقال المعد المشارك ومدير قسم المعلوماتية في معهد علوم المعلومات بجامعة جنوب كاليفورنيا وعالم الكمبيوتر البروفيسور، كارل كيسلمان، في بيان صحفي: “على مدار الأربعين عاما الماضية، كانت الحكمة الشائعة هي أنك تتعلم من خلال تغيير قوة نقاط الاشتباك العصبي ولكن هذا ليس ما وجدناه في هذه الحالة”.
وأضاف المعد الرئيسي الأستاذ دون أرنولد في جامعة جنوب كاليفورنيا: “كانت هذه أفضل نتيجة ممكنة يمكن أن نحققها لأننا رأينا هذا التغيير الدرامي في عدد نقاط الاشتباك العصبي – بعضها يختفي، وبعضها يتشكل، ورأينا ذلك في جزء متميز جدا من الدماغ. وكانت العقيدة هي أن المشابك العصبية تغير قوتها. ولكنني فوجئت برؤية ظاهرة الدفع والجذب، وأننا لم نشهد تغييرا في نقاط قوة نقاط الاشتباك العصبي”.
ومن خلال السماح للعلماء بتتبع التغييرات المشبكية وتسميتها، قد تساعد التجربة في إظهار كيفية تشكل الذكريات ولماذا تكون أنواع معينة من الذكريات أقوى من غيرها.
ويعتقد الباحثون أن هذا يمكن أن يقدم طفرة في علاجات جديدة لمتلازمة الإجهاد اللاحق للصدمة (PTSD) وأمراض التنكس العصبي.
ووجد أن الذكريات السلبية تبدو وكأنها تتشكل في جزء مختلف من الدماغ عن معظم الذكريات الأخرى – اللوزة، المسؤولة عن الاستجابات العاطفية بما في ذلك القتال أو الهروب.
وأوضح أرنولد: “كان يُعتقد أن تكوين الذاكرة يتضمن بشكل أساسي إعادة تشكيل الاتصالات المشبكية الحالية بينما في هذه الدراسة، وجدنا تكوين وإزالة نقاط الاشتباك العصبي، لكننا رأينا فقط تغييرات صغيرة وعشوائية في القوة التشابكية للمشابك الموجودة”.
وقد يكون هذا بسبب تركيز هذه الدراسة على الذكريات الترابطية، والتي هي أقوى بكثير من الذكريات الأخرى وتتشكل في مكان مختلف في الدماغ، اللوزة، مقابل الحُصين بالنسبة لمعظم الذكريات الأخرى. وقد يكون لهذا في يوم من الأيام صلة باضطراب ما بعد الصدمة، والذي يُعتقد أنه يتم توسطه من خلال تكوين الذكريات الترابطية.
واستخدمت الدراسة أسماك الزرد لأن أدمغتها مشابهة لتلك التي لدى البشر، على المستويين الجيني والخلوي، لكن الأسماك الصغيرة شفافة – ما يسمح بإلقاء نظرة غير متغيرة على أدمغتها الحية.
وقال البروفيسور أرنولد: “يمكن لمجساتنا تسمية نقاط الاشتباك العصبي في دماغ حي دون تغيير هيكلها أو وظيفتها، وهو ما لم يكن ممكنا باستخدام الأدوات السابقة”.
وباستخدام مجهر متقدم جديد، تم اختراعه في جامعة جنوب كاليفورنيا، تمكنوا من دراسة أدمغة الأسماك بمرور الوقت ومقارنة نقاط الاشتباك العصبي والتغيرات التشابكية في العقول نفسها – “اختراق في مجال علم الأعصاب”.
وأجريت تجارب سابقة على عينات ميتة، بينما تعني هذه التجربة أن لديهم مئات الصور للنشاط العصبي للسمكة نفسها.
وخلال ست سنوات من البحث، قام الباحثون بتدريب أسماك الزرد على ربط الضوء المضاء بالإحساس المزعج بتسخين ليزر الأشعة تحت الحمراء في رؤوسها.
وستحاول الأسماك، التي تم تغيير الحمض النووي الخاص بها بحيث يمكن تمييز نقاط الاشتباك العصبي ببروتين فلوري يتوهج عند مسحها ضوئيا بالليزر، تجنب الليزر عن طريق السباحة بعيدا.
وكان السمك الذي يتذكر الرابطة ينفض ذيله عندما يضيء الضوء، حتى بدون الليزر.
وبعد خمس ساعات من التعرض الأولي لليزر، قام الباحثون بقياس التغيرات الدراماتيكية في تشابك الحيوان والوظائف العصبية.
وحُللت النتائج في مجموعة بقيادة كيسلمان والتي طورت خوارزميات جديدة لمراقبة الأنماط المتشابكة المتغيرة.
المصدر: ديلي ميل
