Aina mpya ya karatasi ina uwezo wa kushangaza wa kuhifadhi nishati, kama supercapacitors. Iliandaliwa na watafiti katika maabara katika Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Kikaboni cha Linkoping, Uswidi, na kama wanasema, karatasi ina uwezo wa kufungua sura mpya katika nishati mbadala.
Kile kinachoitwa "karatasi ya nishati" ilitengenezwa kutoka kwa nyuzi za selulosi ambazo ziliwekwa wazi kwa maji yenye shinikizo kubwa hadi ikageuka kuwa nyuzi nyuzi 20 nanometers nene. Kisha nyuzi hizo zilifungwa na polymer iliyoshtakiwa kwa umeme, baada ya hapo ikaumbwa kwa karatasi.
Hii ni bidhaa mpya katika ulimwengu ambamo utumiaji mpana wa vyanzo vya nishati mbadala unahitaji njia mpya za uhifadhi wa nishati, bila kujali wakati wa mwaka na jinsi siku ya upepo, ya jua au ya mawingu.
Kila karatasi, inayopima sentimita 15 kwa kipenyo na sehemu kadhaa ya kumi ya milimita katika unene, inaweza kuhifadhi nishati nyingi kama vile supercapacitors za sasa kwenye soko. Nyenzo zinaweza kushtakiwa mamia ya mara, na kila malipo inachukua sekunde chache.
Wakati nyuzi za selulosi ziko katika suluhisho la maji, polymer iliyoshtakiwa kwa umeme (PEDOT: PSS) inaongezwa kwao, pia katika mfumo wa suluhisho la maji. Polima basi huunda filamu nyembamba kuzunguka nyuzi.
"Nyuzi zilizofunikwa zimeunganishwa, na kioevu katika nafasi kati yao hufanya kazi kama umeme," anaelezea Jesper Edberg, mwanafunzi wa udaktari ambaye alifanya majaribio na watafiti wengine.
"Sinema zako ambazo hufanya kazi kama capacitors zimekuwepo kwa muda. Tulichofanya ni kutengeneza nyenzo kwa vipimo vitatu, "anaelezea Xavier Crispin, profesa wa vifaa vya elektroniki na mwandishi mwenza wa makala ya utafiti.
Karatasi haina kuzuia maji na iliundwa bila matumizi ya kemikali yoyote hatari au vifaa.
Nyenzo za karatasi ya nishati inaonekana na inahisi kidogo kama karatasi ya plastiki. Watafiti waliamua kufurahiya na kutengeneza shuka kutoka karatasi moja ya asili, ambayo, kwa bahati mbaya, ilitoa wazo la nguvu ya nyenzo.
Kuendeleza zaidi karatasi yao ya nishati, watafiti pia walishirikiana na Taasisi ya Teknolojia ya Royal KTH, Taasisi ya Utafiti ya Sweden Innventia, Chuo Kikuu cha Ufundi cha Kideni na Chuo Kikuu cha Kentucky.
Karatasi ya Nishati sasa imevunja rekodi nne za ulimwengu: malipo ya juu zaidi na uwezo katika umeme wa kikaboni, kipimo cha juu zaidi katika kondakta ya kikaboni, nguvu ya juu wakati huo huo kufanya ioni na elektroni, na mwenendo wa juu zaidi wa uzoefu wa transferor katika transistor.
Matokeo ya utafiti huo yalichapishwa katika jarida la Sayansi ya Juu.
Nini baadaye? Kuunda njia ya uzalishaji wa wingi wa karatasi ya nishati. Watafiti wamepokea tu fedha ili kukuza kituo cha utengenezaji ambacho kitatoa nyenzo.
Unahitaji kuingia ili kuacha maoni.
Je! Betri ya karatasi inafanya kazije?
Elektroni zinazozalishwa wakati bakteria inazalisha nishati hupita kwenye membrane ya seli. Nishati inayosababishwa inaweza kutumika kuchaji betri kupitia elektroni za nje.
Wanasayansi walitumia maji au kioevu kingine cha maji kuamsha betri ya karatasi. Mara tu katika kati ya kioevu, bakteria inafanya kazi na huanza kutoa nishati, ambayo ni ya kutosha kwa chakula, kwa mfano, Calculator ya dijiti.
Kama sehemu ya majaribio, athari ya oksijeni kwenye utendaji wa kifaa cha "bakteria" ilifunuliwa. Oksijeni hupita kwa urahisi kwenye karatasi na inaweza kuwa na elektroni zinazozalishwa na bakteria. Ukweli, oksijeni hupunguza kidogo uzalishaji wa umeme, lakini athari hii ni ndogo.
Betri ya karatasi ni bidhaa inayoweza kutolewa. Kwa sasa, mfano umeundwa, maisha ya rafu ambayo ni karibu miezi nne. Wanasayansi wanaendelea kufanya kazi kwa hali ili kuongeza ufanisi na kuhakikisha vipindi virefu vya uhifadhi.
Kwa matumizi ya vitendo zaidi, nguvu ya betri za karatasi pia inahitaji kuongezeka kwa karibu mara 1000. Hii inafanikiwa kwa kufunga na kuunganishwa katika vyanzo kadhaa vya nguvu vya karatasi.
Wakati huo huo, wavumbuzi tayari wamewasilisha maombi ya patent na wanatafuta wawekezaji ili kuuza bidhaa.
Haja ya vifaa vya umeme vya karatasi
Katika maeneo ya mbali ya ulimwengu ambapo rasilimali za nishati ni mdogo, vitu vya kila siku - vituo vya umeme na betri - ni anasa kwa watumiaji.
Wafanyikazi wa huduma za afya katika mikoa kama hii hawana umeme kwa vifaa vya utambuzi wa nguvu. Wakati huo huo, betri za kawaida hazipatikani au zin bei ghali sana.
Ni kwa maeneo kama haya ambapo vyanzo vipya vya nguvu vinahitajika haraka - bei ghali na portable. Uvumbuzi wa aina mpya ya betri - karatasi, iliyochochewa na bakteria, ni chaguo kusuluhisha shida zilizopo.
Karatasi ina mali ya kipekee, inafanya kazi kama nyenzo kwa ajili ya uzalishaji wa biosensors. Ni nyenzo isiyo na gharama kubwa, inayoweza kutolewa, inayofaa na yenye eneo kubwa la uso.
Betri za kibiashara za kisasa ni kubwa mno na ni ghali. Aina hii ya chanzo cha nguvu haiwezi kuunganishwa katika sehemu ndogo za karatasi. Kwa hivyo, suluhisho bora ni betri ya bio.