Hal-hazırda elektronika sənayesində istifadə olunan enerji generatorlarının əksəriyyəti bio-uyğun olmayan və Yer üzündə ətraf mühitin çirklənməsinə töhfə verən qeyri-üzvi piezoelektrik materiallara əsaslanır. Son illərdə bəzi elektronika tədqiqatçıları və kimya mühəndisləri beləliklə, təhlükəsiz, bio-uyğun və toksik olmayan üzvi materiallardan istifadə edərək tibbi implantlar, geyilə bilən elektronika, robotlar və digər elektronika üçün elektrik enerjisi istehsal edə bilən alternativ cihazlar hazırlamağa çalışırlar.

Hindistan Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları bu yaxınlarda mimoza pudica bitkisinin toxumları əsasında həm bio-pyezoelektrik nanogenerator, həm də özünü dolduran superkondensator kimi xidmət edə bilən yeni qurğu təqdim ediblər. Kimya Mühəndisliyi Jurnalında dərc edilmiş məqalədə qeyd olunan onların təklif etdiyi cihazın ətraf mühitə daha az mənfi təsir göstərməsi ilə yanaşı, diqqətəlayiq effektivliyə nail olduğu aşkar edilmişdir.

“Bu tədqiqat implantasiya edilə bilən tibbi cihazları (məsələn, kardiostimulyatorlar, neyrostimulyatorlar) və geyilə bilən elektronikaları gücləndirmək üçün biouyğun, özünü təmin edən enerji sistemlərinə ehtiyacdan irəli gəlir ” dedi.

Qurğuşun əsaslı birləşmələr [məsələn, (Pb, Zr)TiO ₃ , PbTiO ₃ ] kimi mövcud qeyri-üzvi piezoelektrik materiallar bioloji parçalanmaması səbəbindən toksiklik, ekoloji zərər və cərrahi fəsadlar riski yaradırdı ki, bu da bizi Mimosa pudica lind (MPL) və yeməli resursları araşdırmaq üçün ruhlandırdı. alternativ.”

Doktor BB Xatua və onun həmkarları tərəfindən aparılan son araşdırmanın üç əsas məqsədi var idi. Birincisi, tədqiqatçılar barmaq təzyiqi ilə əlaqəli mexaniki enerji toplamaq üçün MPL toxumlarından əldə edilən hidrogeldən istifadə edən yeni bio-pyezoelektrik nanogenerator inkişaf etdirməyə başladılar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=2520359048&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744866706&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-04-mimosa-seed-bio-piezoelectric-device.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuOTUiXV0sMF0.&dt=1744866706620&bpp=1&bdt=82&idt=57&shv=r20250410&mjsv=m202504160101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1744865984%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1744865984%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1744865984%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8313103892844&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1774&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355972%2C95355974%2C31091833%2C95332923%2C95355501%2C95355310%2C31091820%2C95357878%2C95356661%2C95356809%2C95357715&oid=2&pvsid=8813390754296267&tmod=1588740879&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=62

Tədqiqatçılar eyni hidrojeldən istifadə edərək, nanogenerator tərəfindən yığılan enerjini səmərəli şəkildə saxlaya bilən RGO/NiZTO əsasında elektrodlarla özünü dolduran superkondensator dizayn etmək istədilər. Onların son məqsədi bu iki qabiliyyəti (yəni, enerji yığımı və saxlama) tibbi implantlar və geyilə bilən texnologiyalar da daxil olmaqla müxtəlif elektronika daxilində avtonom şəkildə işləyə bilən vahid biouyğun cihaza inteqrasiya etmək idi.

” Mexanik stressə məruz qaldıqda MPL toxumu toz hissəciklərinin molekulyar çərçivəsi daxilində elektroaktivliyin və mürəkkəb çevrilmələrin kooperativ təsiri MSPEG cihazının nano enerji yaratma mexanizmini xarakterizə etmək üçün istifadə edilə bilər” deyə Dr. Khatua izah etdi.

“MPL toxum tozu tubulin, qlikosilflavonlar, fenolik keton, buffadienolid, qlükuronoksilan polisaxaridlərindən (yəni, qlükuron turşusu ilə əvəz edilmiş ksiloz zəncirindən ibarət olan angiospermlərdə hemiselüloz (çox vaxt bu 4-O-metillədli və digər biomütləq qruplar)) ibarətdir. komponentlər tez-tez molekullararası H- bağı ilə bağlanan və bu funksional qruplar deformasiyaya uğradıqca mexaniki gərginliyi elektrik enerjisinə ötürən −OH qruplarını ehtiva edir.

Dr.Xatua və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmış yeni cihazın əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, yeməli MPL toxumlarına əsaslanır, ona görə də o, hazırda istifadə olunan qeyri-üzvi materiallara əsaslanan enerji toplama məhlulları kimi ətraf mühit üçün zəhərli deyil. Biouyğunluğuna baxmayaraq, cihazın yüksək enerji səmərəliliyinə və enerjiyə çevrilmə səmərəliliyinə nail olduğu aşkar edilmişdir.

“Pyezoelektrik nano enerji yığan maşın (MSPEG) olaraq cihazımız ~13,5 V və ~2,98 μA pyezoelektrik çıxışa nail olub, bir çox bio-əsaslı rəqibləri üstələyib”, – Dr.Xatua bildirib. “Bundan başqa, MPL toxum bio-hidrogel 24 pC/N piezoelektrik əmsalı və 40,2% enerji çevrilmə səmərəliliyi nümayiş etdirir.”

Superkondensator kimi işləyərkən, Dr.Xatua və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmış cihaz 6000 əməliyyat dövründən sonra öz tutumunun 87,5%-ni saxlayaraq yaxşı velosiped sabitliyi nümayiş etdirdiyi aşkar edilmişdir. O, həmçinin 1200 Vt/kq güc sıxlığında 125,4 Vt/kq enerji sıxlığına malik olduğu və mexaniki gərginlik altında belə avtonom şəkildə gərginlik yaratmaq və saxlamaq qabiliyyətinə malik olduğu aşkar edilmişdir .

“Cihazımız riskli batareya dəyişdirmələri olmadan implantlar (məsələn, kardiostimulyatorlar) üçün daha təhlükəsiz, daha uzunmüddətli enerji təmin edə bilər” dedi Dr.Xatua. “O, həmçinin sağlamlıq monitorinqi və ya IoT sensorları üçün çevik elektronikanın inkişafını dəstəkləyə bilər, zəhərli materiallardan asılılığı azaltmağa və dairəvi enerji sistemlərini təşviq etməyə kömək edə bilər.”

Gələcəkdə bu tədqiqat qrupu tərəfindən hazırlanmış yeni nanogenerator və superkondensator daha da təkmilləşdirilə və müxtəlif elektron cihazlarda sınaqdan keçirilə bilər. Onun əsaslandığı MPL toxumundan əldə edilən hidrogel biodeqradasiyaya həssas olduğundan, Dr. Xatua və onun həmkarları onun strukturunu dəyişdirərək onun pyezoelektrik reaksiyasını gücləndirməyə çalışmağı da planlaşdırırlar.

“Növbəti tədqiqatlarımızda biz RGO/NiZTO elektroaktiv materialları üçün sərfəli sintez üsullarının miqyasına, eləcə də hazırlanmış MSPEG və SCS cihazlarına və onların praktiki tibbi və geyilə bilən prototiplərə inteqrasiyası və sınaqdan keçirilməsinə diqqət yetirəcəyik”, – deyə doktor Xatua əlavə edib. “Biz həmçinin pyezoelektrik, triboelektrik və günəş enerjisi yığımını birləşdirən hibrid sistemlərin çoxfunksiyalılığını araşdıracağıq.”

Daha çox məlumat: Prem Pal Singh və digərləri, Mimosa pudica linn toxumundan əldə edilən təbii piezoelektrik nanogenerator və RGO/NiZTO əsaslı yüksək performanslı superkondensator üçün ayırıcı, Chemical Engineering Journal (2025). DOI: 10.1016/j.cej.2025.161802 .

Jurnal məlumatı: Chemical Engineering Journal 

© 2025 Science X Network