دانشمندان دانشگاه فناوری کوئینزلند (QUT) با به‌کارگیری یک روش نوین در سطح اتمی، موفق به تولید نیمه‌رسانای منعطفی شده‌اند که قادر است حرارت طبیعی بدن انسان را به الکتریسیته کارآمد تبدیل کند. این دستاورد علمی، افق‌های تازه‌ای را در عرصه طراحی و ساخت وسایل الکترونیکی پوشیدنی باز می‌کند و امیدها را برای تولید نسل جدیدی از گجت‌های بدون نیاز به باتری افزایش می‌دهد.
نتایج این پژوهش پیشگامانه، که در نشریه معتبر Nature Communications به چاپ رسیده است، نشان می‌دهد که محققان با اعمال کنترل دقیق بر فضاهای خالی موجود در ساختار اتمی یک آلیاژ خاص با نام AgCu(Te,Se,S) توانسته‌اند ویژگی‌های حرارتی، الکتریکی و مکانیکی آن را به طور چشمگیری ارتقا دهند. این آلیاژ که از ترکیب عناصر نقره، مس، تلوریوم، سلنیم و گوگرد تشکیل شده، با یک فرآیند ذوب ساده و کم‌هزینه تولید شده است.
به گفته نان‌های لی، پژوهشگر ارشد این مطالعه، مدیریت هوشمندانه فضاهای خالی در سطح اتمی نه تنها منجر به افزایش بازده تبدیل انرژی حرارتی به الکتریکی شده، بلکه انعطاف‌پذیری بی‌نظیری به ماده بخشیده است. تیم تحقیقاتی همچنین نمونه‌های اولیه‌ای از دستگاه‌های کوچک و منعطف را بر پایه این ماده طراحی و آزمایش کرده‌اند که به آسانی بر روی بازو قرار می‌گیرند. این امر، پتانسیل بالای این فناوری را برای استفاده در کاربردهای عملی و روزمره به خوبی نشان می‌دهد.
شایان ذکر است که “مهندسی فضای خالی اتمی” رویکردی نوین در علم مواد است که با ایجاد و تنظیم دقیق جایگاه‌های خالی در شبکه کریستالی مواد، امکان تغییر و بهبود خواص آن‌ها را فراهم می‌آورد. در این پروژه، استفاده از این تکنیک منجر به بهبود قابل توجه عملکرد ترموالکتریک و خاصیت انعطاف‌پذیری آلیاژ AgCu(Te,Se,S) شده است.
پروفسور ژی-گانگ چن، سرپرست این تیم تحقیقاتی، با اشاره به رشد روزافزون صنعت الکترونیک انعطاف‌پذیر، بر اهمیت توسعه فناوری‌های ترموالکتریک با قابلیت انعطاف‌پذیری بالا تأکید کرد. وی اظهار داشت که مواد ترموالکتریک مرسوم، اغلب با محدودیت‌هایی نظیر عملکرد پایین (در مواد آلی) یا شکنندگی و سختی (در مواد معدنی) مواجه هستند. با این حال، آلیاژ AgCu(Te,Se,S) که با استفاده از روش مهندسی فضای خالی اتمی توسعه یافته، توانسته است این موانع را با موفقیت پشت سر بگذارد. این پژوهش ارزشمند با حمایت مالی شورای تحقیقات استرالیا به انجام رسیده است.
