Şarj Aletine Veda: Twistron İplikleriyle Elektrik Üretimi

Dünya gelişmeye devam ettikçe enerji kaygıları da giderek artmaya devam ediyor. Enerji üretme ve depolama amacıyla kurulan dev santrallerin yanında artık bireysel olarak üretilebilen enerjilerin peşindeyiz. Bu sebeple enerji toplama, enerji depolama ve enerji hasadı gibi kavramlar gündemimizde yerini almaya başladı. Bu konuda geliştirilen en önemli teknolojilerden biri ise Twistron iplikleri.

Teksas Üniversitesi ve Hanyang Üniversitesi’nde görev yapan bilim insanları çekme-germe işlemi yapılarak şekli değiştiğinde elektrik üreten bir iplik türü geliştirmiştir. Jel ile kaplanan karbon nanotüpler kullanılarak üretilen ve Twistron adı verilen bu iplikler sayesinde pil ve bataryalara olan bağımlılık ortadan kalkıyor. Science dergisinde yayınlanan araştırmaya göre, bu buluş sayesinde düşük enerjiye ihtiyaç duyan elektronik eşyaları çalıştırmak için gerekli elektrik, giydiğimiz kıyafetler ile üretilebilecektir [1].

Bu teknolojide kullanılan karbon nanotüpler, bir saç telinden 10.000 kat daha ince. Oldukça elastik haldeki bu nanotüpler gerilip gevşeme hareketini yaparak eski haline gelebilmektedir. İpliklere enerji yüklemesi ise sistemin elektrolit çözeltisine batırılmasıyla gerçekleştiriliyor. Karbon nanotüplerin hareket etmesiyle, yani bükülmesi veya gerilmesiyle hacim azalır ve iplikler birbirine yaklaşır. İpliklerin bükülmesi ve bir araya gelmesiyle depolanan yük artar. Bu sayede elektrik elde edilir. Yani dışarıdan herhangi bir voltaj ihtiyacı yoktur.

Karbon Nanotüpler Kullanılarak Enerji Üretimi

Yapılan ilk çalışmalara göre ipliklerin 30 büküm/sn ile 250 watt/kg elektrik üretmesi mümkündür [3]. Hatta küçük bir ipliğin 1 kez bükülmesiyle bir ledi yakabilirsiniz. Bu da günlük hayatta kullanılan bilgisayar gibi elektronik eşyaları çalıştırmak için yeterli bir değer. ‘Bu kadar tatava yapmaya gerek yok; Neden fişi prize takmayayım ki?’ diye düşünebilirsiniz. Fakat biliyorsunuz ki her ortamda enerjiye ulaşma şansınız olmayacaktır. Bataryanız bitmiş olabilir. Hatta hay aksi! Taşınabilir şarj cihazınız da bozulmuş olabilir. Bu durumda, nefes alıp verirken oluşan vücut hareketinin bile giyilebilir enerji kaynağı için bir girdi olması fikri oldukça heyecan verici. Ortam ısısı ve radyo dalgalarından elektrik üretimini de yakın zamanda görebiliriz diye umuyoruz.

Çalışmayı genişletmek isteyen bilim insanları benzer bir denemeyi elektrolit çözeltisinde değil de okyanus suyunda da denemişlerdir. Amaçları, dalganın gel-git etkisiyle ipin gerilmesini sağlayarak elektrik üretmekti. Bu amaçla 10 cm uzunluğunda bir twistron ipini şamandıra sistemine bağlayarak ölçüm yapılmıştır. Elde edilen 1.79 mikrowattlık değer, bu kadar küçük boyutlu bir deney için oldukça anlamlı.

İlginizi Çekecek İçerik: ‘Yenilenebilir Enerji Arayışı: Derin Okyanus Akıntıları’

Twistron İplikleri ile Elektrik Üretimi Hakkında Son Durum

Son günlerde çalışmaların daha da ileri seviyeye ulaştığı bir makale ile yayınlandı. Twistron iplikleriyle bir eldiven yapıldı ve Amerikan İşaret Dili’ndeki el hareketleriyle elektrik üretimi gerçekleştirildi. Buna göre çıkış voltajı profillerine bakılarak parmak hareketleriyle oluşturulan harflerin ve ifadelerin kolayca ayırt edilebilmesi sağlanmıştır. Bu çalışmaya ek olarak, karbon nanotüp tabakasına grafen eklenerek bükme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu sayede toplanabilen elektrik miktarı önemli ölçüde artmıştır. Buna göre 30 büküm/sn ile 3.19 kW/kg elektrik üretilmiştir [4].

Twistron’un katkısı bununla da sınırlı değil. 31 mg ağırlığında bir iplikle 2 kB boyutundaki bir verinin 100 metreye aktarılması mümkün. O zaman klasik soruyu soralım: Madem bu kadar iyi bir şey, neden kullanılmıyor? Hemen klasik cevabı da verelim: Maliyet. Teknoloji henüz geliştirme aşamasında. Fakat çok yakında twistron ipliklerinden yapılan gömlekler veya tşörtler ile telefonlarımızı şarj edebiliriz. Soğuk günlerde kullandığımız bir berenin enerji istasyonu olabileceği kimin aklına gelirdi ki? Bu konuda hangi giyim markalarının harekete geçebileceğini yorumlar kısmında belirtebilirsiniz.

İlginizi Çekecek İçerik: ‘Süper Malzeme Grafen Nedir? Hangi Alanlarda Kullanılır?’

• [1] Harvesting electrical energy from carbon nanotube yarn twist
• [2] Nanotube-Based Yarns Harvest Energy From Twisting and Stretching
• [3] Scientists Have Created a Super-Thin Fabric That Harvests Energy From Our Movements
• [4] New energy harvester produces electricity when repeatedly stretched
• [5] Researchers Improve Twistron, an Energy-Harvesting Yarn