آخرين نتايج پژوهشی در زمينه باتری‌هاي ويروسی
امروزه با توجه به گسترش و پيشرفت فن‌آوري‌ها و فراواني انواع دستگاه‌هاي الکترونيک در بازارهاي جهان، فراهم کردن انرژي به ويژه انرژي الکتريکي به مشکلات تازه بشر اضافه شده است و در حال حاضر سعي مي‌شود که از منابع انرژي الکتريکي کارآمدتر که هم توان بيشتري داشته باشند و هم ارزان‌تر و پاک‌تر باشند، استفاده شود و اين هدف تمامي صنايع بزرگ دنيا است. فراهم کردن انرژي براي دستگاه‌هاي الکترونيک همراه مانند تلفن‌ها و رايانه‌هاي همراه، پخش‌کننده‌هاي موسيقي و هر آن چه که نياز به شارژ باتري دارند با پيشرفتهاي قابل توجهي رو به رو است. يکي از اين پيشرفت‌ها در زمينه انرژي الکتريکي، استفاده از مواد زيستي است و در اين ميان باتري‌هاي ويروسي بيشتر از هر چيز مورد توجه قرار گرفته اند. در واقع اين مساله انگيزه‌اي براي تولد نسل آينده باتري‌ها يعني باتري‌هايي شده است که با ويروس‌هاي زنده کار مي‌‌کنند. در آينده‌اي نه چندان دور، اين باتري‌ها قادر به فراهم کردن انرژي الکتريسيته مورد نياز در نسل بعدي خودروهاي الکتريکي به منظور رقابت با خودروهاي بنزيني خواهند بود.
توليد باتري‌هاي قابل شارژ با استفاده از ويروس
پژوهشگران به تازگي موفق شدند از يك ويروس معمولي براي ساخت مواد پيشرفتهاي استفاده كنند كه در باتري‌هاي ليتيومي با عملكرد بالا و قابل شارژ كاربرد دارد. اين باتري قابليت بافته شدن درون لباس را دارد و برق مورد استفاده وسايل الكترونيك قابل حمل را فراهم مي‌كند.
به گزارش وبگاه فيزورگ، پژوهشگران ساخت اين مواد جديد براي قطب كاتد يا الكترود مثبت باتري را در دويست و چهلمين «نشست ملي انجمن شيمي آمريكا» (ACS) اعلام كردند.« مارك آلن» دانشجوي فوق دكتراي گروه« آنگلا بچلر» و دانشمند مؤسسه فن آوري ماساچوست گفت:« اين منابع جديد برق را ميتوان در آينده در پارچه يونيفورم يا جليقه‌هاي ضدگلوله بافت و اقدام به ريختن يا پاشيدن آن در ظروف به هر شكل و اندازه‌اي كرد».
اين باتري‌هاي سازگار مي‌توانند انرژي مورد نياز تلفن‌هاي هوشمند، واحد‌هاي سامانه‌هاي موقعيت ياب جهاني و ديگر وسايل الكترونيك قابل حمل را فراهم كنند. آلن مي‌گويد:« ما در مورد پارچه‌هايي حرف مي‌زنيم كه باتري نيز هستند». اين باتري‌ها زماني كه در لباس بافته شوند مي‌توانند برق گستره وسيعي از وسايل پيشرفته از جمله راديوي‌هاي دستي، وسايل سامانه موقعيت ياب جهاني و وسايل ديجيتالي شخصي را فراهم كنند. همچنين ميتوان اين باتري‌ها را براي شارژ روزانه تلفن‌هاي همراه و تلفن‌هاي هوشمند نيز مورد استفاده قرار داد.
باتري‌ها با استفاده از دو الكترود آند و كاتد كه يك الكتروليت آن را از هم جدا مي كرده، انرژي شيميايي را به انرژي الكتريكي تبديل و برق توليد مي‌كنند. پژوهشگران مي‌گويند كاتد جديد از يك ماده فلورايد آهن ساخته شده است كه مي‌تواند به زودي به توليد باتري‌هاي سبك و انعطاف پذير با هدر دهي اندك برق و قابليت شارژ منجر شود. در واقع آلن پژوهش‌هاي سال گذشته «آنگلا بلچر» و همكارانش در دانشگاه ام‌اي‌تي را گسترش داده است. آنها براي نخستين بار ويروسي را به عنوان الگوي زيستي براي آماده سازي‌اند و كاتد باتري ليتيومي مهندسي كردند. اين ويروس كه باكتريوفاژ M13 نام دارد، حاوي يك پوشش خارجي از پروتئين است كه هسته داخلي ژن‌ها را پوشانده است. اين ويروس باكتري را عفوني كرده ولي براي مردم بي خطر است. استفاده از باكتريوفاژ M13 به عنوان يك الگو، نمونه‌اي از شيمي سبز و يك شيوه دوستدار محيط زيست براي توليد باتري است.
اين ويروس پردازش تمامي مواد را در دماي اتاق و در آب فراهم مي‌سازد. اين مواد احتمالاً از آن چه كه در باتري‌هاي كنوني ليتيومي استفاده مي‌شود كم خطر‌تر است چرا كه با توليد گرماي كمتري، خطر اشتعال را پايين مي‌آورد.
نيروهاي نظامي مجبور هستند باتري‌هاي سنگين با خود حمل كنند و كاربرد باتري در لباس آنها موجب كاهش زياد وزني مي‌شود كه مجبور به حمل آن هستند. همين موضوع براي افراد معمولي نيز كاربرد دارد چرا كه آنها نيز براي شارژ لپ تاپ، تلفن همراه و ديگر تجهيزات خود در سفر مجبور به حمل باتري‌ها و شارژرهاي جداگانه هستند.
اين باتري‌ها دوستدار محيط زيست هستند چرا كه بيشتر مواد آن در دماي اتاق ساخته ميشوند. اين سيستم از موادي استفاده مي‌كند كه از مواد قبلي توانايي بيشتري دارند، به همين دليل با اين روش ميتوان باتري‌هايي به مراتب قوي‌تر از انواع قديمي ساخت. پژوهشگران در حال مطالعه موادي هستند كه ولتاژهاي بالاتر را تحمل كنند و توانايي ذخيره انرژي بيشتري را داشته باشند.باتري به اندازه چند ميليمتر
مهندسان دانشگاه MIT شيوه‌اي را براي خلق و نصب ميکروباتري‌ها ارائه کرده‌اند که در آينده‌اي نه چندان دور طيف وسيعي از سيستم‌هاي الکترونيکي از آزمايشگاه‌هاي روي تراشه گرفته تا حسگرهاي پزشکي قابل کاشت فقط به واسطه آنها فعال خواهند شد. اين تيم پژوهشي جزئيات کامل پروژه پژوهشي خود که شامل ساخت و آزمايش‌هاي موفقيت‌آميز دو سوم بخش‌هاي مختلف چنين باتري بوده است را در نشريه آکادمي ملي علوم منتشر کرده اند. آنها گفته‌اند طرح تکميلي اين باتري هم اکنون در دست ساخت است.
پژوهشگران اين پروژه در يادداشتي نوشتند: تا آنجا که ما مي‌دانيم اين براي نخستين بار در تاريخ است که از چاپ ميکروتماس‌ها براي طراحي و ساخت الکترود ميکروباتري‌ها استفاده مي‌شود. از آن گذشته مطمئن هستيم که براي نخستين بار در جهان است که از ويروس به عنوان مبناي اصلي کار استفاده مي‌شود. در اين فرآيند از سيستم‌ها و تجهيزات هزينه بر استفاده نشده است و تمامي مراحل نيز در دماي معمولي (دماي اتاق) انجام مي‌شود. باتري‌ها به صورت کلي شامل دو الکترود مخالف (آند و کاتد) هستند که به واسطه يک الکتروليت از يکديگر جدا ميشوند در اين پروژه پژوهشگران دانشگاه MIT،اند و الکتروليت منحصر به فردي توليد کرده اند.
در نخستين مرحله، تيم پژوهشي روي ماده‌اي تميز و مشابه لاستيک يا کائوچو از تکنيک مرسوم ليتوگرافي نرم براي خلق الگوي ريز پست‌هايي استفاده کردند که فقط 4 تا 8 ميليمتر قطر دارند. در نوک اين پست‌ها چندين لايه از دو نوع پليمر ريخته شده است که در تلفيق با هم همچون الکتروليت جامد و جداساز باتري عمل مي‌کند. در ادامه نوبت به ويروس‌هايي مي‌شود که به صورت خودکار روي لايه‌هاي پليمري قرار گرفته و‌اند نهايي را تشکيل مي‌دهند. به نظر مي‌رسد اين باتري و محصولات مشابه آن با رسيدن به مرحله توليد انبوه و تجاري نويد دهنده خلق نسل خيره کننده‌اي از ريز تأمين کنندگان انرژي در آينده باشند. ديگر باتري‌هاي ويروسيهمچنين بايد گفت که در پژوهشي ديگر با استفاده از ويروسها نوعي باتري ليتيومي بسيار نازک توليد کرده‌اند که ميزان انرژي ذخيره شده در آن 3 برابر بيشتر از باتري‌هاي ليتيومي معمولي است. اين دانشمندان با فعال کردن ژن‌هاي درون اين ويروسها درصدد هستند آنها را به تکثير وادارند و به اين ترتيب با شبيه سازي ميليون‌ها ويروس، باتري‌هايي به ابعاد يک دانه برنج يا بزرگ‌تر از آن توليد کنند. در اين پژوهش با ايجاد تغييرات ژنتيک در نوعي ويروس، آن را به جذب مولکول‌هاي ماده اکسيد کبالت و همچنين مولکول‌هاي طلا واداشتند. اين ويروسها همچنين در پي تغييرات ژنتيک به گونه‌اي پشت سر هم قرار مي‌‌گيرند که در واقع سيم‌‌هاي بسيار نازکي را ايجاد کرده‌اند که به عنوان الکترودهاي قطب مثبت‌اند درون باتري ميتوان از آنها استفاده کرد. پژوهشگران عقيده دارند با استفاده از اين روش ميتوان باتري‌هاي بسيار کارآمدي توليد کرد که قادر به فراهم کردن انرژي الکتريسيته مورد نياز در نسل بعدي خودروهاي الکتريکي به منظور رقابت با خودروهاي بنزيني باشند.
