بطارية رخيصة، نظيفة، قابلة للشحن.. وصديقة للبيئة
أحد العوائق الأساس أمام تقنيات الطاقة المتجددة، أو الصديقة للبيئة، يتمثل في محدودية مصادرها فالألواح الشمسية تعمل عند توفر الشمس، وتوربينات الريح تدور فقط عند توفر الرياح.
والحال أن بعض عمليات التخزين للطاقة الفائضة، لاستعمالها في أوقات مختلفة، من هذه الأجهزة حالياً، يستعمل البطاريات الموجودة. لكن هذه البطاريات بجانب سعتها المتدنية وتكلفتها العالية نسبياً وتحَمُّليتها القصيرة، هي غير صديقة للبيئة، لأنها تعمل بالليثيوم وبعض الكيميائيات السامة. إن أي اختراق تكنولوجي بهذا الصدد سيطلق سلسلة تغيرات مهمة بمجال الطاقة المتجددة.
هذا الاختراق التكنولوجي المهم، توصل إليه علماء من «جامعة جنوب كاليفورنيا». فقد طوروا بطارية قائمة على المياه، عمادها مواد رخيصة لا تشمل المعادن أو أي مواد سامة وتَحَمُّليتها طويلة.
يقول «سري نريان» أستاذ الكيمياء في الجامعة المذكورة، إن هذه البطارية تستمر لنحو 5000 دورة تغذية. مما يمنحها عمراً يقدَّر بـ 15 عاماً مقارنة مع بطارية «الليثيوم أيون»، المستعملة اليوم، التي تتحلل عند 1000 دورة تغذية، وتكلفة صناعتها عشرة أضعاف.
الاختراق الأساسي الذي قام به فريق البحث هو المادة المكهربة. فمن خلال الجمع بين نهج «التجربة والخطأ» وخصائص بعض «تصميمات الجزيئات»، وجدوا أن بعض المركبات العضوية المؤكسدة، وهي كينونات تحصل في الطبيعة، تناسب مشروعهم تماماً. وهي موجودة بشكل أساس في بعض النباتات والفطريات والبكتيريا، وتساهم في التركيب الضوئي والتنفس الخلوي وهي من الحاجات الأساس للحياة.
ويعلق «سورا براكاش» أحد علماء الفريق: «دفق كهذا من هذه البطاريات العضوية سيكون الحافز لتغيير شبكة تخزين الطاقة الكهربائية من حيث البساطة والتكلفة والوثوقية والاستدامة».
إن تصميم البطارية الجديدة مماثل لخلية الوقود القائم على تدفق الأكسدة مع خزانين من المواد المكهربة المذابة بالماء. يتم ضخ المحلول إلى خلية تحتوي على غشاء بين اثنين من السوائل مع الكترود على كل جانب فتولد الطاقة.
‏

http://www.sciencenewsline.com/summary/2014062520190057.html

البيوبوت: روبوت صغير يتحرك بواسطة خلايا بيولوجية
الروبوت العضوي أو البيولوجي Bio-bot ليس جديداً. وتعتمد فكرته على تزويد روبوتات دقيقة في الحجم –سنتيمتر مكعب واحد- بخلايا عضلية يتم التحكم بنشاطها عبر نبضات كهربية ضئيلة. إنما القفزة النوعية في تطوره هي لناحية مزيد من التحكم بوظائفه. ويسعى الباحثون في هذا المجال لتوحد مبادئ الهندسة مع علم الأحياء بطرق تمكنهم من تصميم وتطوير الآلات وأنظمة عضوية لاستخدامها في أغراض بيئية وطبية.
في الأول من يوليو، نشر فريق من العلماء الأمريكيين بقيادة البروفيسور (رشيد بشير) نتيجة أبحاثهم التي تشكل قفزة نوعية من ناحية القدرة على التحكم بشكل أدق في وظائف هذه الروبوتات العضوية.
بشير وفريقه من روَّاد تصميم وبناء الروبوتات العضوية المصنوعة من هلاميات مائية ثلاثية الأبعاد مع خلايا حية، وكان بوسع تلك الروبوتات التحرك ذاتياً مدعومة بخلايا حية من قلوب فئران التجارب. لكن العيب الكبير تمثّل في كون الخلايا الحية تتقلص مع الوقت وتعيق وظائف تشغيل وإيقاف و تسريع حركة الروبوت عند الطلب. يتمثل الإنجاز في المحرك الجديد الذي اكتشفه الفريق والذي يعتمد على شريط من خلايا العضلات الهيكلية (وهي المحرك الأساسي في جسم الإنسان والقادرة على تحويل الطاقة الكيميائية إلى حركية)، والتي تدار بواسطة ذبذبات كهربائية من الخارج. وقد أعطى هذا الاكتشاف الباحثين طريقة بسيطة لتحكم أفضل بالروبوتات العضوية، كما فتح الباب أمام احتمالات عدة لتصاميم مختلفة في المستقبل يستطيع المهندسون بواسطتها تخصيص الروبوت العضوي لتطبيقات أدق.
يعلق البروفيسور بشير بالقول: «إن خلايا العضلات الهيكلية فعَّالة جداً؛ لأنه بإمكانك تشغيلها باستخدام إشارات من الخارج. على سبيل المثال: يمكن اسخدامها عند تصميم أجهزة تريدها أن تبدأ العمل عند استشعارها وجود مواد كيميائية أو عند تلقيها إشارات معينة». هذا العمل يمثل خطوة أولى مهمة في تطوير الآلات الحيوية التي يمكن السيطرة عليها وبرمجتها لتساعد في إيصال المركبات الدوائية لأجزاء محددة بالجسم عبر مجرى الدم،أو كروبوتات في العمليات الجراحية أو في عمليات الزرع الذكية.

http://www.sciencenewsline.com/summary/2014070117000008.html

الهاتف الخليوي سيكون جزءاً من نسيج قميصك
لا يزال كثير منا يتذكر ماذا كان يُكتَب على البطاقات المُخَرمة المستعملة لإدخال المعلومات إلى أجهزة الحاسب المركزية في سبعينيات القرن الماضي كتعليمات للاستعمال: لا تطوِ، لا تدور، لا تشوّه.
اليومَ، وبعد التطور الخيالي في أجهزة الحاسب، يسعى الباحثون لبناء أدوات تستطيع تخطي تلك العقبات. فيختبرون أنظمة إلكترونية تعتمد على مواد جديدة تتمتع بالمرونة وكذلك إمكانية التبديل بين الحالتين المنطقيتين: «تشغيل-إيقاف» و«واحد-صفر» اللتين هما أساس اللغة الثنائية التي تتفاهم بها المكونات الأساس لأي حاسوب.
ثلاثة باحثين من جامعة ستانفورد يقولون إنهم توصلوا إلى اكتشاف هذه المادة. هي نوع من البلّور (أو الكريستال) يمكن أن يتشكل كورقة سماكتها بقدر ثلاث ذرات فقط. وتُظهر المحاكاة الحاسوبية لهذه الشعرية البلورية، أن لها قدرة رائعة لأن تعمل كمفتاح كهربائي. أي يمكن ميكانيكياً سحبها ودفعها ذهاباً وإياباً بين تشكيلين من الذرات، واحدة موصلة للكهرباء وأخرى غير موصلة.
نظرياً، هذه المواد الإلكترونية لديها القدرة على الحد من استنزاف البطارية كما في الهواتف الذكية الحالية. كما أن هذه المواد، الموفرة للطاقة، يمكن استعمالها في الملابس الذكية -تصور أن هذا الهاتف الفائق الخفة يمكن أن يصبح جزءاً من نسيج قميصك-.
ويقول «كارل دويرلو» أحد المشاركين في البحث، أن هذه المواد القابلة للفتح والإغلاق، تتشكل عندما تنحصر طبقة ذرات من عنصر «الموليبدينيوم» بين طبقتين من ذرات عنصر «التيللوريوم».
هذا السندويتش الذري له خصائص مهمة جداً، فبينما إحدى تشكيلاته البلورية هي موصلة للكهرباء، فالأخرى غير موصلة. وتحويلها بالكامل من هذه الحالة إلى تلك يتم بسهولة.

http://engineering.stanford.edu/news/stanford-engineers-envision-electronic-switch-just-three-atoms-thick