Araştırmacılar, zebra derisinden ilham alan; yeni, esnek, hafif ve biyolojik olarak parçalanabilir bir Termoelektrik Jeneratör (TEG) geliştirdiler.

Gwangju Bilim ve Teknoloji Enstitüsünden Profesör Young Min Song liderliğindeki araştırmacılar, ilhamlarını zebra derisinden alarak yeni, esnek, hafif ve biyolojik olarak parçalanabilir bir termoelektrik jeneratör (TEG) geliştirdiler.

Konu ile ilgili çalışma, Science Advances’te yayımlandı.

TEG, sıcaklık gradyanlarını elektriğe çevirebilen cihazlar olarak bilinir. Bu dönüşüme “Seebeck etkisi” de denilebiliyor. Bu tür cihazlar, ana elektrik şebekesine bağlanamayan uzak sensörler için elektrik üretmek için son derece kullanışlı.

Geleneksel bir TEG, soğutmak için ısı yayan ve güneşten veya çevreden gelen ısıyı emen taraf olmak üzere iki bölümden oluşmakta. Bu da, elektriğe dönüştürülen düzlem dışı bir sıcaklık gradyanı oluşturur. Bu da TEG’lerin diğer bileşenler veya sistemlerle entegrasyonunu zorlaştırarak yenilenebilir enerji sistemlerindeki uygulamalarını sınırlandırıyor.

Kore’deki araştırmacılar ise bu zorluğun üstesinden gelmenin yolunu buldular.

Prof. Song, konu ile ilgili olarak şu açıklamalarda bulundu: “Geleneksel TEG tasarımları, düzlem dışı bir sıcaklık gradyanına yol açan doğal konveksiyona dayandıkları için oldukça büyük ve hacimli. Bu noktada TEG’leri ölçeklenebilir, bütünleştirilebilir ve sürdürülebilir hale getirerek uygulanabilirliğini de artırabiliriz.”

Araştırmacılar, TEG’i üretmek için beyaz, esnek ve biyolojik olarak parçalanabilir bir malzeme olan “poly (L-Laktit-Co-ε-Kaprolakton / PLCL)” kullandılar.

PLCL; güneş ışığını yansıtır ve altındaki alanın serin olmasını sağlayan kızılötesi radyasyon (IR) yayar. Bu malzemenin üzerine araştırmacılar, göze siyah görünen siyah poly (3,4-etilendioksitiyofen) poly (stirensülfonat) veya (PEDOT: PSS) uyguladılar ve PLCL’ye karşı zebra derisindekine benzeyen şeritleri ortaya çıkardılar.

GIST araştırmacıları, çalışmalarında silikon nanomembranlar kullanılarak elektriğe dönüştürülebilen büyük bir düzlem içi sıcaklık gradyanı oluşturmak için zebra çizgili bir model içeren yeni bir termoelektrik jeneratör tasarımı geliştirdiler. Ayrıca cihaz esnek, ölçeklenebilir, hafif, çevre dostu ve diğer bileşenlere entegre edilebilir.

PEDOT:PSS’in siyah görünmesinin nedeni, üzerine gelen güneş ışığını soğurması ve altından gelen (PLCL tarafından yayılan) IR radyasyonunu yansıtması. Bu durum sırayla, sıcak ve soğuk bölgeleri değiştirerek yani daha sonra elektriğe dönüştürülebilen bir sıcaklık gradyanı oluşturarak, siyah şeritlerin altındaki alanın sıcaklığını arttırır.

Araştırmacılar bu dönüşümü, tasarımlarında bir dizi silikon nanomembran kullanarak başardılar. Yeni tasarım, maksimum 22°C sıcaklık farkı ve maksimum enerji yoğunluğu üretebildi. Üstelik cihaz, yalnızca 35 gün gibi bir sürede herhangi bir yan ürün kalmaksızın tamamen biyolojik olarak parçalandı.

Prof. Song, TEG’ler gibi sürdürülebilir ve çevre dostu çözümlere olan ihtiyacın altını çizerek sözlerini şu şekilde noktaladı: “Pandemi, büyük bir çevresel etki oluşturan tek kullanımlık maskelerin ve koruyucu ekipmanların yaygın şekilde kullanılmasına neden oldu. Geçen sürede anladık ki kendi kendine güç üretimi gibi özel işlevleri yerine getirmek için bu tür giyilebilir cihazlara dâhil edilebilen TEG’ler gibi sürdürülebilir ve çevre dostu çözümlere ihtiyacımız var. Tasarımımız, hafif ve biyolojik olarak parçalanabilir yapısı sayesinde bu boşluğu doldurabilir. Ayrıca, işlevselliklerini ve etkilerini daha da artırmak için çeşitli enerji ve akıllı şebeke teknolojilerine sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir.”

Derleyen:Tuğba Akkesen