السبت 18 يوليو 2026
تقنية جديدة لحصد الطاقة الكهرومغناطيسية توفر حلاً مستدامًا لتشغيل الأجهزة الذكية وتقليل الاعتماد على البطاريات
في تطور تكنولوجي مثير، يبتكر الباحثون تقنية لتحويل إشارات التردد الراديوي الضعيفة إلى طاقة تيار مباشر، مما يعد بفتح آفاق جديدة في تقليل الاعتماد على البطاريات وتعزيز الاستدامة البيئية.
تقنية جديدة لحصد الطاقة الكهرومغناطيسية توفر حلاً مستدامًا لتشغيل الأجهزة الذكية وتقليل الاعتماد على البطاريات.
تمكن فريق بحثي من تطوير تقنية مبتكرة لحصد الطاقة من الإشارات الراديوية المحيطة مثل Wi-Fi وBluetooth، مما يتيح تشغيل الأجهزة الإلكترونية دون الحاجة إلى بطاريات. يعتمد الابتكار على “مقوم الدوران النانوي” (SR)، الذي يستخدم تقنية متقدمة لتحويل الإشارات اللاسلكية منخفضة الطاقة إلى طاقة تيار مباشر. يمثل هذا الإنجاز نقلة نوعية في مجال الطاقة المستدامة، حيث يمكن أن يقلل الاعتماد على البطاريات ويحد من النفايات الإلكترونية. تسعى الأبحاث المستقبلية إلى تحسين أداء هذه التقنية وجعلها قابلة للتطبيق في مجموعة واسعة من الأجهزة الذكية، مما يعزز مفهوم التشغيل الذاتي للأجهزة باستخدام الطاقة المحيطة.
استخدام الإشارات الراديوية كمصدر طاقة بديل
في ظل التوسع في استخدام التكنولوجيا اللاسلكية، تنتشر إشارات Wi-Fi وBluetooth وغيرها من الموجات الكهرومغناطيسية في كل مكان، لكنها تبقى غير مستغلة بشكل فعّال. ومع ذلك، نجح فريق بحثي مشترك من جامعة توهوكو، والجامعة الوطنية في سنغافورة، وجامعة ميسينا، في تطوير تقنية جديدة تستغل هذه الإشارات وتحولها إلى طاقة قابلة للاستخدام، مما يفتح آفاقًا جديدة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية بدون الحاجة إلى بطاريات تقليدية.
التحدي الرئيسي في حصاد الطاقة اللاسلكية
تتمثل المشكلة الرئيسية في أن الإشارات الراديوية المحيطة تكون ضعيفة، وغالبًا لا تمتلك الطاقة الكافية لتشغيل الأجهزة الإلكترونية مباشرة. تُعد التقنيات التقليدية، مثل صمام شوتكي، غير فعالة عند التعامل مع إشارات منخفضة الطاقة، خاصة تلك التي تقل عن -20 ديسيبل ملي واط، مما يجعل حصادها وتحويلها إلى طاقة مفيدة تحديًا تقنيًا معقدًا.
مقوم الدوران النانوي (SR): الحل الثوري لحصد الطاقة
لمواجهة هذا التحدي، طور الباحثون “مقوم الدوران النانوي” (SR)، وهو جهاز يعتمد على وصلة نفق مغناطيسي نانوية مصنوعة من CoFeB/MgO. يعمل هذا الابتكار على تحويل الإشارات الراديوية المحيطة، حتى عند مستويات منخفضة تصل إلى -20 ديسيبل ملي واط، إلى طاقة تيار مباشر (DC)، مما يفتح الباب أمام تشغيل الأجهزة الذكية باستخدام مصادر طاقة محيطة ومستدامة.
تحقيق أداء عالٍ وتشغيل الأجهزة عند إشارات منخفضة الطاقة
بعد سلسلة من التحسينات على خصائص المواد المغناطيسية وهيكل الجهاز، نجح الباحثون في استخدام هذه التقنية لتشغيل مستشعر درجة حرارة تجاري عند إشارة ضعيفة تصل إلى -27 ديسيبل ملي واط. يمثل هذا إنجازًا مهمًا، حيث يُثبت إمكانية تشغيل أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) والمستشعرات الذكية باستخدام الإشارات اللاسلكية المنتشرة في بيئتنا اليومية.
تقليل الاعتماد على البطاريات وتعزيز الاستدامة البيئية
يعد هذا الابتكار خطوة نحو تقليل الحاجة إلى البطاريات، والتي تعد مصدرًا رئيسيًا للنفايات الإلكترونية. من خلال استخدام الطاقة المحيطة، يمكن للأجهزة الذكية العمل لفترات طويلة دون الحاجة إلى استبدال البطاريات، مما يسهم في تقليل التأثير البيئي وتعزيز الاستدامة في قطاع التكنولوجيا.
آفاق المستقبل: دمج التقنية في الأجهزة الحديثة
يعمل الفريق البحثي حاليًا على تحسين أداء النظام من خلال تطوير هوائيات مدمجة على الشرائح الإلكترونية، بالإضافة إلى تحسين التوصيل التسلسلي والموازي لمصفوفات SR، مما قد يعزز كفاءة حصاد الطاقة ويجعلها قابلة للتطبيق على نطاق أوسع.
نشر الدراسة في مجلة Nature Electronics
تم توثيق نتائج هذا البحث الرائد في ورقة علمية نُشرت في مجلة Nature Electronics في 24 يوليو 2024، حيث أثار الابتكار اهتمام الأوساط العلمية والصناعية، باعتباره خطوة جديدة نحو تشغيل الأجهزة الإلكترونية بطريقة مستدامة وفعالة.
