يمكن استخدام جسم الإنسان كبطارية لشحن الأجهزة القابلة للارتداء مستقبلًا. حيث يقوم الجسم بتزويدها بالطاقة دون الحاجة إلى عملية إعادة الشحن المستمرة. وقد أصبح هذا المفهوم المستقبلي الآن أقرب بفضل الاكتشاف المذهل الذي توصل إليه الباحثون.
لقد وجد الفريق طريقة لتسخير طاقة ترددات الراديو (radio frequency) المهدرة من إشارات الاتصال اللاسلكية بتقنية الجيل السادس “6G”، التي قد تستخدم تقنية الاتصالات بالضوء المرئي (VLC). يمكن لهذا النهج المبتكر أن يحدث ثورة في الطريقة التي نقوم بها بتشغيل أجهزتنا القابلة للارتداء، مما يحل المشكلة المحبطة المتمثلة في عمر البطارية المحدود.
محتويات المقال :
اتصالات الضوء المرئي
اتصالات الضوء المرئي (VLC) هي تقنية تستخدم الضوء المرئي لنقل البيانات. وهي تستفيد من البنية الأساسية الحالية لمصابيح الإضاءة، مثل مصابيح “LED”، لإنشاء شبكة لاسلكية عالية السرعة. وعلى عكس تقنية “Wi-Fi” التقليدية، التي تستخدم الموجات الراديوية، تستخدم تقنية “VLC” طيف الضوء المرئي لنقل البيانات.
لنقل البيانات، يتم تعديل شدة مصدر الضوء بسرعة، مما يؤدي إلى إنشاء نمط من نبضات الضوء والظلام. تحمل هذه النبضات الضوئية معلومات يمكن اكتشافها بواسطة كاشف ضوئي، الذي يحول الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية. تتم معالجة هذه الإشارات الكهربائية بعد ذلك لاستخراج البيانات الأصلية.
ومن أهم مزايا تقنية “VLC” هي قدرتها على تحقيق معدلات بيانات عالية. فمن خلال تعديل الضوء بترددات عالية، يمكن لتقنية “VLC” تحقيق معدلات بيانات أعلى بكثير من شبكات “Wi-Fi” التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، توفر تقنية “VLC” أمانًا معززًا بسبب النطاق المحدود لإشارات الضوء. حيث يقتصر نقل البيانات على الغرفة التي يقع بها مصدر الضوء، مما يقلل من خطر اعتراضها.
كما تتمتع تقنية “VLC” أيضًا بإمكانية التعايش مع أنظمة الإضاءة الحالية، مما يوفر وظائف إضافية دون الحاجة إلى بنية تحتية إضافية. ويمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك أنظمة تحديد المواقع الداخلية، والتحكم في الإضاءة الذكية، ونقل البيانات بسرعة عالية. ومع ذلك، تواجه التقنية تحديات مثل قابلية التعرض للعوائق والعوامل البيئية مثل ضوء الشمس والضوء الاصطناعي. بالإضافة إلى ذلك، فإن نطاقها محدود مقارنة بالتقنيات القائمة على الراديو.
كيف يمكن للملفات النحاسية التقاط الطاقة المهدرة؟
يمكن حصاد طاقة ترددات الراديو المهدرة (RF) المنبعثة من اتصالات الضوء المرئي (VLC)، إذا تم استخدامها لتوصيل “6G”، باستخدام ملفات نحاسية صغيرة وغير مكلفة ونقلها لتشغيل أجهزة أخرى عبر جسم الإنسان. تقنية الجيل السادس هي تقنية اتصالات لاسلكية مستقبلية قيد التطوير حاليًا ومن المقرر طرحها قبل نهاية العقد.
ويكمن سر هذا الإنجاز في الطريقة التي تتفاعل بها الملفات النحاسية مع جسم الإنسان. فعندما يتم وضع ملف نحاسي على الجلد، يمكنه حصد طاقة ترددات الراديو (RF) المهدرة من إشارات “6G” بكفاءة غير مسبوقة. حيث أن ملامسة الجلد تزيد من الكفاءة بما يصل إلى 10 مرات مقارنة باستخدام الملف بمفرده.
لفهم هذه العملية، دعونا نتعمق أكثر في عالم الموجات الكهرومغناطيسية. عندما يتم إرسال إشارات “6G” عبر اتصالات الضوء المرئي (VLC)، فإنها لا تنبعث منها ضوء مرئي فحسب، بل أيضًا إشارات ترددات الراديو كشكل من أشكال الطاقة المتسربة. وعادةً ما يتم إهدار هذه الطاقة المتسربة، لكن يمكن للملف النحاسي التقاطها وتحويلها إلى طاقة كهربائية.
ويلعب جسم الإنسان دورًا حاسمًا في تعزيز قدرة الملف على جمع طاقة الترددات. ووجد الباحثون أن الموصلية الطبيعية للجسم وخصائص العزل الكهربائي تساعد على تعزيز أداء الملف، مما يجعل من الممكن حصاد الطاقة حتى من إشارات “6G” الضعيفة.
جهاز “Bracelet+” واستخدام جسم الإنسان كبطارية
قام الباحثون بتطوير جهاز بسيط يمكن ارتداؤه يسمى “Bracelet+”. إنه عبارة عن ملف من الأسلاك النحاسية يمكن ارتداؤه كسوار أو قلادة أو سوار كاحل أو حزام أو خاتم. ومع ذلك، وجدوا أن السوار يوفر أفضل توازن بين توليد الطاقة والراحة.
ووجد العلماء أن كفاءة إعادة تدوير الطاقة للملف النحاسي تزداد بشكل كبير عند ملامسته لجلد الإنسان، مما يجعله حلاً فعالاً للغاية للأجهزة القابلة للارتداء. وهذا يعني أنه يمكن الآن تصميم الأجهزة القابلة للارتداء لاستغلال الطاقة من جسم الإنسان، مما يلغي الحاجة إلى إعادة الشحن المتكرر.
هذا الجهاز منخفض التكلفة بشكل لا يصدق، حيث تقل تكلفة إنتاجه عن خمسين سنتًا. وعلى الرغم من تكلفته المنخفضة، يمكن لـ Bracelet+ توليد طاقة كافية (ميكروواط) لدعم أجهزة استشعار منخفضة الطاقة المختلفة، مثل تلك المستخدمة في مراقبة الصحة على الجسم. وتتطلب هذه المستشعرات الحد الأدنى من الطاقة بسبب معدل أخذ العينات المنخفض ووضع السكون الممتد.
أجهزة ذاتية الاستدامة
مع “Bracelet+”، لن تنفد بطارية ساعتك الذكية أو جهاز تتبع اللياقة البدنية أو جهاز مراقبة الصحة أبدًا. ولا داعي للقلق بشأن إعادة شحن أجهزتك كل يوم، حيث يمكن لهذا الإنجاز أن يحدث ثورة في الطريقة التي نعيش بها ونتفاعل مع التكنولوجيا.
كما يمكن تصميم الأجهزة القابلة للارتداء لتكون أكثر كفاءة واستدامة وصديقة للبيئة. لن نحتاج بعد الآن إلى الاعتماد على البطاريات التي تساهم في النفايات الإلكترونية والتلوث.
المصدر
Author: أخبار علمية
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :