• Αναζήτηση
  • Γλυκόζη, κινητική ενέργεια, πιεζοηλεκτρισμός, θερμοηλεκτρικά φαινόμενα... Ολες οι αρχές της Χημείας και της Φυσικής επιστρατεύονται για να αντληθεί λίγη ενέργεια από το εργοστάσιο του οργανισμού μας, προκειμένου να τροφοδοτήσουμε ανώδυνα το βιονικό μας μέλλον

    ΣΩΜΑ, μια αστείρευτη πηγή ενέργειας

    ΣΩΜΑ, μια αστείρευτη πηγή ενέργειας Γλυκόζη, κινητική ενέργεια, πιεζοηλεκτρισμός, θερμοηλεκτρικά φαινόμενα… Ολες οι αρχές της Χημείας και της Φυσικής επιστρατεύονται για να αντληθεί λίγη ενέργεια από το εργοστάσιο του οργανισμού μας, προκειμένου να τροφοδοτήσουμε ανώδυνα το βιονικό μας μέλλον Οσοι έχουν βηματοδότη που λειτουργούν με μπαταρία πρέπει να χειρουργεί κάθε λίγα χρόνια για να την


    Οσοι έχουν βηματοδότη που λειτουργούν με μπαταρία πρέπει να χειρουργεί κάθε λίγα χρόνια για να την αλλάξουν. Η επέμβαση κοστίζει πολύ – και δεν είναι καθόλου ευχάριστη. Αν σκεφτούμε ανάλογες επεμβάσεις για κάθε αισθητήρα ή για κάθε παρόμοιο μηχανισμό που μπορεί να είναι εμφυτευμένος στο σώμα μας, το βιονικό μέλλον διαγράφεται εφιαλτικό.


    Η λύση όμως μπορεί να μη βρίσκεται μακριά. Οι ερευνητές καταβάλλουν σκληρές προσπάθειες με στόχο να εκμεταλλευθούν την εσωτερική ενέργεια του ανθρώπινου σώματος – όχι κάποια μεταφυσική ζωοποιό δύναμη αλλά τη χημική ενέργεια που βρίσκεται στις αποθήκες τροφίμων του οργανισμού μας -, μετατρέποντας ένα μέρος της σε ηλεκτρισμό. Η ελπίδα τους είναι να αναπτύξουν ιατρικά βοηθήματα τα οποία θα συμπεριφέρονται ως ευεργετικά παράσιτα, «κλέβοντας» από το σώμα μας ακριβώς όση ενέργεια χρειάζονται για να λειτουργήσουν χωρίς καν εμείς – ο ξενιστής – να το καταλαβαίνουμε. Συζητάμε για μερικές δεκάδες μικροβάτ ως λίγα μιλιβάτ για πολλές εφαρμογές. Το ίδιο μπορεί να γίνει με την ενέργεια της θερμότητας που αποβάλλει το σώμα μας ή με την κινητική ενέργεια των παλλόμενων μυών μας. Αρκετά από αυτά τα συστήματα σάρωσης της ενέργειας, όπως λέγονται, έχουν ήδη φθάσει στο στάδιο του πρωτοτύπου και ακόμη περισσότερα βρίσκονται στο στάδιο της ανάπτυξης. Είναι πιθανό σε μερικά χρόνια να έχουμε ιατρικά βοηθήματα τα οποία δεν θα χρειάζονται μπαταρίες. Ισως μάλιστα το σώμα μας (ή μήπως πρέπει να λέμε το iBody μας;) να μας παρέχει το απαραίτητο ηλεκτρικό ρεύμα για να φορτίσουμε το κινητό τηλέφωνό μας ή μια συσκευή αναπαραγωγής ΜΡ3.


    Γλυκόζη: το δικό μας καύσιμο


    Η πιο κομψή πηγή ηλεκτρικού ρεύματος για τα ιατρικά εμφυτεύματα είναι ενδεχομένως αυτή που το σώμα μας χρησιμοποιεί ήδη ως βασική πηγή της ενέργειάς του: η γλυκόζη. Η ποσότητα αυτής της ενέργειας μέσα στον οργανισμό μας είναι τεράστια – το φαγητό που τρώμε καθημερινά διοχετεύει τόση ενέργεια όση χίλιες μπαταρίες ΑΑ -, οπότε η χρήση ενός μικρού μέρους της για τα εμφυτεύματα δεν θα προκαλέσει καμία ανωμαλία. «Είναι η ηλεκτρονική εκδοχή του παρασίτου της ταινίας» λέει ο Θαντ Στάρνερ, ειδικός στη σάρωση της ενέργειας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια στην Ατλάντα. «Κάθεται εκεί, απορροφά από τον οργανισμό μας τόσο μικρή ποσότητα τροφής που δεν έχει καν σημασία, αλλά κάνει κάτι χρήσιμο για μας».


    Οι ερευνητές αναπτύσσουν σήμερα κυψέλες βιοκαυσίμων οι οποίες με το ένα ηλεκτρόδιό τους αφαιρούν ηλεκτρόνια από τη γλυκόζη και με το άλλο τα μεταφέρουν στο οξυγόνο, δημιουργώντας έτσι ηλεκτρική τάση ικανή να διοχετεύσει ρεύμα σε ένα εξωτερικό κύκλωμα. Επειδή η γλυκόζη και το οξυγόνο παρέχονται από το σώμα, η κυψέλη καυσίμων αυτή καθαυτή δεν χρειάζεται να αποτελείται από τίποτε περισσότερο από δύο ηλεκτρόδια και δύο επαφές για τη διοχέτευση του ρεύματος προς τα έξω. Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγει, εξαρτάται από το μέγεθος της επιφάνειας των ηλεκτροδίων της, για τις περισσότερες ιατρικές εφαρμογές όμως η κυψέλη μπορεί να έχει πολύ μικρό μέγεθος. Για να τροφοδοτήσει έναν βηματοδότη ή έναν αισθητήρα – συσκευές οι οποίες καταναλώνουν συνήθως μόνο μερικές δεκάδες μικροβάτ – μια κυψέλη βιοκαυσίμων γλυκόζης μπορεί να είναι τόσο μικρή ώστε να είναι σε θέση να τοποθετηθεί εύκολα στην κοιλότητα του θώρακα ή στον μυϊκό ιστό, προσαρτημένη ίσως στη συσκευή που τροφοδοτεί. Παρεμπιπτόντως η εξάρτηση του ρεύματος από το μέγεθος της επιφάνειας των ηλεκτροδίων σημαίνει ότι οι κυψέλες βιοκαυσίμων γλυκόζης είναι μάλλον απίθανο να χρησιμοποιηθούν ως μέσο για την απώλεια βάρους. Για να γίνει κάτι τέτοιο, η κυψέλη θα πρέπει να καταναλώνει σημαντικό μέρος από τα 100 βατ που παίρνει το σώμα μας από μια φυσιολογική διατροφή και αυτό θα απαιτούσε ηλεκτρόδια με επιφάνεια χιλιάδων τετραγωνικών εκατοστών. Αν λοιπόν αυτή η ιδέα σας πέρασε από το μυαλό, καλύτερα ξεχάστε τη.


    Τιθασεύοντας τα ένζυμα


    Οι περισσότερες πειραματικές εμφυτεύσιμες κυψέλες βιοκαυσίμων που έχουν αναπτυχθεί ως τώρα χρησιμοποιούν ως καταλύτες για τις αντιδράσεις στα ηλεκτρόδιά τους ένζυμα, επειδή προσφέρουν περισσότερη ενέργεια. Αυτό όμως έχει ένα μειονέκτημα. Τα ένζυμα διαρκούν μόνο μερικές ώρες ή ημέρες στην καλύτερη περίπτωση: μετά αρχίζουν να διασπώνται, με αποτέλεσμα η τροφοδότηση της κυψέλης με ενέργεια να γίνεται προβληματική. Για τον λόγο αυτόν οι ενζυματικές κυψέλες καυσίμων δεν έχουν κατορθώσει ακόμη να βγουν από το εργαστήριο για να περάσουν στην πρακτική χρήση. Για να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής των κυψελών, μερικοί ερευνητές εξετάζουν τη χρησιμοποίηση πιο ανθεκτικών ενζύμων από θερμές πηγές. Μια άλλη ελπιδοφόρα προσέγγιση είναι η τοποθέτηση των ενζύμων μέσα σε θυλάκους σαν μεμβράνες στην επιφάνεια των ηλεκτροδίων. «Λειτουργούν σαν ζουρλομανδύας για τα ένζυμα» λέει η Σέλεϊ Μιντίρ του Πανεπιστημίου του Σεντ Λούις στο Μιζούρι. «Τα κρατούν και δεν τους επιτρέπουν να διασπαστούν». Χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια με τέτοιες νανοδομές η κυρία Μιντίρ έχει διατηρήσει ένζυμα λειτουργικά ως και για δύο χρόνια.


    Ακόμη και η ίδια δεν πιστεύει ωστόσο ότι οι νανοκυψέλες της θα αποκτήσουν ποτέ αιώνια διάρκεια. «Ισως να μπορέσουμε να τις κάνουμε να λειτουργούν για πέντε ή για δέκα χρόνια, θα έχουν όμως μια ορισμένη διάρκεια ζωής» τονίζει η ερευνήτρια. Αν όμως οι κυψέλες βιοκαυσίμων χρειάζονται επαναφόρτιση, τότε γιατί να μη μείνουμε στις παλιές μπαταρίες;


    Είναι αλήθεια ότι η ανάπτυξη εμφυτεύσιμων κυψελών καυσίμων με επιδόσεις καλύτερες από αυτές των μπαταριών γίνεται όλο και πιο δύσκολη, καθώς όλο και μικρότερες και ισχυρότερες μπαταρίες εμφανίζονται στο προσκήνιο. Μια ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Οστιν με επικεφαλής τον Ανταμ Χέλερ ελπίζει μάλιστα να αναπτύξει σύντομα μια μπαταρία η οποία θα έχει μέγεθος μικρότερο του ενός κυβικού χιλιοστού – περίπου το ένα τριακοστό του μεγέθους μιας ανάλογης συμβατικής μπαταρίας. Θα διαρκεί μόνο μερικές ημέρες, αυτό όμως δεν θα έχει σημασία, αφού θα είναι τοποθετημένη μέσα σε έναν αισθητήρα μιας χρήσεως με τη μορφή επιθέματος, παρόμοιο με ένα τεστ σακχάρου που κυκλοφορεί ήδη στην αγορά για τους διαβητικούς. Ο χρήστης θα περνάει υποδόρια τα ηλεκτρόδια του αισθητήρα – ανώδυνα, γιατί θα έχουν το μέγεθος μιας τρίχας – και θα στερεώνει το επίθεμα στη θέση του. Μερικές ημέρες αργότερα απλώς θα αφαιρεί το επίθεμα, τραβώντας τα ηλεκτρόδια, και θα το αντικαθιστά με ένα καινούργιο.


    Με μια κίνηση…


    Αν η σάρωση της χημικής ενέργειας του ανθρώπινου σώματος αποδειχθεί τελικά υπερβολικά δύσκολη, μήπως θα μπορούσαμε να σαρώσουμε ένα μικρό μέρος της άφθονης κινητικής του ενέργειας; Η ενέργεια αυτή παράγεται σε διάφορες μορφές: από τις επαναλαμβανόμενες κινήσεις της αναπνοής και των παλμών της καρδιάς, για παράδειγμα, ή από τις εκούσιες κινήσεις των μελών, όπως όταν περπατάμε ή κάνουμε κάμψεις με τα χέρια μας. Οι βιομηχανικοί μηχανικοί έχουν ήδη παραγάγει εξαρτήματα τα οποία σαρώνουν ενέργεια από τις δονήσεις των μηχανών. Τώρα γίνονται προσπάθειες ώστε να εφαρμοστεί αυτή η τεχνολογία μέσα στο ανθρώπινο σώμα για να τροφοδοτήσει ιατρικά βοηθήματα.


    Τον Δεκέμβριο του 2006 το υπουργείο Εμπορίου και Βιομηχανίας της Βρετανίας εξήγγειλε μια πρωτοβουλία ενός εκατομμυρίου στερλινών (χρηματοδοτούμενη εξ ημισείας από την κυβέρνηση και τη βιομηχανία) για την ίδρυση μιας κοινοπραξίας με στόχο την ανάπτυξη μιας μικρογεννήτριας του σώματος. Μεγάλο μέρος του σχεδιασμού της διεξάγεται από την Perpetuum, μια εταιρεία του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον η οποία έχει ήδη κατασκευάσει ένα μεγεθυσμένο πρωτότυπο – σε μέγεθος πενταπλάσιο από το προβλεπόμενο – και έχει αρχίσει να το δοκιμάζει στο εργαστήριο. Ο πρόεδρος της εταιρείας Ρόι Φρίλαντ για εμπορικούς λόγους δεν αποκαλύπτει προς το παρόν πώς λειτουργεί. Το μόνο που δηλώνει είναι ότι οι δοκιμές εξετάζουν δύο συστήματα: ένα το οποίο χρησιμοποιεί τους παλμούς της καρδιάς και ένα άλλο το οποίο τροφοδοτείται από τις κινήσεις των μελών.


    Είναι πιθανό η γεννήτρια της κοινοπραξίας να εκμεταλλεύεται την αδράνεια κάποιας κινούμενης μάζας είτε για να πιέσει μεταξύ τους τις δύο φορτισμένες πλάκες ενός πυκνωτή είτε για να κινήσει ένα αγώγιμο πηνίο μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο. Ο απώτατος στόχος είναι να κατασκευαστεί μια συσκευή πλάτους περίπου 6 χιλιοστών και μήκους 20-30 χιλιοστών – όσο το μέγεθος της γόπας ενός τσιγάρου – η οποία θα παράγει από 100 ως 150 μικροβάτ, λέει ο Μάρτιν Μακ Χιου, στέλεχος της Zarlink Semiconductor η οποία ηγείται του προγράμματος. Η ενέργεια αυτή είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει έναν βηματοδότη ή έναν βιολογικό αισθητήρα. Η κοινοπραξία ελπίζει να κυκλοφορήσει τη γεννήτριά της στην αγορά μέσα σε πέντε χρόνια.


    Για εφαρμογές που απαιτούν περισσότερη ενέργεια, οι γεννήτριες αυτού του είδους δεν επαρκούν. Ο Στιβ Μπίμπι, ο οποίος υπήρξε διευθυντής του Προγράμματος της Ευρωπαϊκής Ενωσης για τη Σάρωση της Ενέργειας των Δονήσεων στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον, εκτιμά ότι για να παράγει 10 μιλιβάτ μια αδρανής γεννήτρια θα πρέπει ίσως να χρησιμοποιεί μια κινούμενη μάζα 20 γραμμαρίων και να έχει μήκος 5 εκατοστά – διαστάσεις οι οποίες δεν διευκολύνουν καθόλου την εμφύτευσή της.


    Κάμψεις ολίγων νανομέτρων…


    Αλλος τρόπος για να μετατραπεί η κίνηση σε ηλεκτρικό ρεύμα είναι τα πιεζοηλεκτρικά συστήματα. Η απλή κάμψη ενός πιεζοηλεκτρικού υλικού παράγει ηλεκτρική τάση, επομένως θεωρητικά τα υλικά αυτά φαίνονται να αποτελούν μια καλή «βάση» για την κατασκευή μιας γεννήτριας του ανθρώπινου σώματος. Στην πράξη, ωστόσο, πολλοί ειδικοί φαίνονται απαισιόδοξοι ως προς το κατά πόσον τα πιεζοηλεκτρικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να τροφοδοτήσουν ιατρικά βοηθήματα, εξαιτίας της ευαισθησίας τους και της περιορισμένης ενεργειακής απόδοσής τους. «Φυσικά και μπορεί κάποιος να παράγει ενέργεια, η ποσότητά της όμως δεν είναι πραγματικά μεγάλη» λέει ο Σαντ Ράουντι, μηχανολόγος ειδικευμένος στη σάρωση της ενέργειας στην εταιρεία LV Sensors της Καλιφόρνιας.


    Παρ’ όλα αυτά ορισμένοι επιμένουν στον πιεζοηλεκτρισμό. Τον περασμένο Απρίλιο μια ομάδα του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια με επικεφαλής τον Ζονγκ Λιν Γουάνγκ περιέγραψε μια νανογεννήτρια αποτελούμενη από ένα δάσος πιεζοηλεκτρικών νανοκαλωδίων από διοξείδιο του ψευδαργύρου τοποθετημένων κάτω από μια αγώγιμη πλάκα. Οταν η πλάκα πιέζεται προς τα καλώδια, αυτά κάμπτονται προκαλώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Επειδή τα καλώδια είναι πάρα πολύ λεπτά – έχουν διάμετρο μόλις 40 νανομέτρων – είναι πολύ ευλύγιστα και κάμπτονται εύκολα με αποτέλεσμα να παράγουν συγκριτικά μεγαλύτερη ποσότητα ρεύματος.


    Ως τώρα ο κ. Γουάνγκ έχει εξαγάγει από τη γεννήτριά του μόνο λίγα pW ηλεκτρικού ρεύματος, ελπίζει όμως σε περισσότερα. Αυτή τη στιγμή ορισμένα από τα «δέντρα» στο δάσος των καλωδίων του είναι πολύ υψηλότερα από άλλα και μόνο τα πιο υψηλά – λιγότερα από το 1% – έρχονται πραγματικά σε επαφή με την πλάκα και παράγουν ηλεκτρισμό. Ο κ. Γουάνγκ ελπίζει ότι με ορισμένες βελτιώσεις των κατασκευαστικών τεχνικών θα έχει θεαματικά καλύτερα αποτελέσματα. «Σε δυο ως τρία χρόνια» λέει «πιστεύουμε ότι θα μπορέσουμε να κατασκευάσουμε μια συσκευή η οποία θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας. Η απόδοσή της θα είναι ίσως ανώτερη σε μέγεθος κατά δύο τάξεις από αυτή που μπορεί να προσφέρει σήμερα ο πιεζοηλεκτρισμός». Χρειάζεται όμως επίσης να βελτιώσει την αξιοπιστία της γεννήτριάς του καθώς σήμερα η λειτουργία της σταματά ύστερα από μερικούς μήνες για λόγους τους οποίους δεν κατανοεί πλήρως.


    Εφόσον λυθούν αυτά τα προβλήματα, ο κ. Γουάνγκ οραματίζεται να μετατρέψει το πιεζοηλεκτρικό υλικό του σε ένα λεπτό ύφασμα το οποίο θα κάμπτεται «κλέβοντας» ενέργεια από τη ροή σωματικών υγρών όπως αυτή του αίματος μέσα στα αιμοφόρα αγγεία. Η νανοκατασκευή του θα μπορούσε επίσης να εμφυτεύεται στη θωρακική κοιλότητα και να παράγει ηλεκτρισμό από τους παλμούς της καρδιάς χωρίς να χρειάζεται να έρχεται σε επαφή με το ζωτικό όργανο. «Οταν η νανοδομή είναι τόσο μικρή» λέει «μια μικρή δύναμη μπορεί να την παραμορφώσει σε μεγάλο βαθμό».


    Είμαστε όλοι θερμοί



    Ενώ οι κυψέλες βιοκαυσίμων και οι μηχανικές γεννήτριες δεν έχουν περάσει ακόμη το στάδιο του πρωτοτύπου, η θερμοηλεκτρική παραγωγή ρεύματος έχει ήδη παρουσιάσει τουλάχιστον ένα προϊόν. Το σώμα μας χάνει μεγάλη ποσότητα ενέργειας υπό τη μορφή θερμότητας – περίπου 100 βατ αν κάνετε κάτι ελάχιστα επίπονο όπως το να διαβάζετε αυτό το άρθρο, αλλά πολλές φορές περισσότερα αν κάνετε κάποια σκληρή σωματική εργασία. Ενα μέρος αυτής της ενέργειας από τη θερμότητα – ή, ακριβέστερα, από τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στο σώμα μας και την ατμόσφαιρα ή ανάμεσα σε θερμότερα και ψυχρότερα τμήματα του σώματός μας – μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κινήσει ηλεκτρόνια, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα. Το θερμοηλεκτρικό αυτό φαινόμενο είναι γνωστό εδώ και περίπου 200 χρόνια και δοκιμάζεται ήδη για τη σάρωση των θερμικών αποβλήτων σε εργοστάσια και βιομηχανικές εγκαταστάσεις.


    Αυτό το οποίο μπορεί να λειτουργήσει σε ένα εργοστάσιο δεν είναι, ωστόσο, εύκολο να αναπαραχθεί μέσα στο σώμα. Οι μικρές διαφορές θερμοκρασίας που παρατηρούνται στα διάφορα σημεία του σώματός μας μπορούν να παράγουν μόνο πολύ μικρές τάσεις οι οποίες δεν μπορούν να αναχθούν σε ωφέλιμα επίπεδα. Ετσι, η παραγωγή ενέργειας είναι πολύ μικρή. Ενα καταναλωτικό προϊόν που κυκλοφόρησε για ένα διάστημα, το ρολόι Seiko Thermic, μπορούσε να αντλεί για τις ηλεκτρονικές του λειτουργίες μερικά μικροβάτ ενέργειας από τη θερμότητα του δέρματος. Ηταν, ωστόσο, ογκώδες και ακριβό και η Seiko σταμάτησε την κατασκευή του.


    Η Thermo Life Energy Corporation της Καλιφόρνιας, η οποία παράγει θερμοηλεκτρικές γεννήτριες για την άντληση των βιομηχανικών θερμικών αποβλήτων, αναπτύσσει κάποιες γεννήτριες οι οποίες μπορούν να λειτουργήσουν με διαφορές θερμοκρασίας μόλις μερικών βαθμών – όπως αυτές που παρατηρούνται σε διάφορα σημεία του δέρματος. Συνδέοντας 1.000 θερμογεννήτριες σε σειρές ώστε να ενισχύσει την ενεργειακή απόδοση, ο Ινγκο Σταρκ, επικεφαλής του τεχνολογικού τομέα της εταιρείας, υποστηρίζει ότι τα πρωτότυπά του παράγουν περίπου 100 μικροβάτ από διαφορές θερμοκρασίας της τάξεως των 5 βαθμών Κελσίου – ενέργεια αρκετή για τη λειτουργία ενός βηματοδότη ή βιολογικού αισθητήρα.


    Αλλες ομάδες ερευνητών παράγουν ωφέλιμες ποσότητες ηλεκτρισμού από ακόμη μικρότερες διαφορές θερμοκρασίας. Ο Ράμα Βενκατασουμπραμανιάν και οι συνεργάτες του στην RTI International της Βόρειας Καρολίνας, οι οποίοι χρησιμοποιούν για την κατασκευή των συσκευών τους νανοτεχνολογικά υλικά, έχουν κατορθώσει να παραγάγουν περίπου 144 μικροβάτ από μια συσκευή μεγέθους ενός τετραγωνικού εκατοστού και μια διαφορά θερμοκρασίας μόλις 0,9 βαθμών Κελσίου – διαφορά η οποία βρίσκεται εύκολα σε διάφορα σημεία του ανθρώπινου σώματος. Η συσκευή χρησιμοποιεί λεπτούς υμένες θερμοηλεκτρικών ημιαγωγών και είναι εξαιρετικά μικρή. «Μερικές από τις συσκευές μας σχεδόν δεν φαίνονται – είναι τόσο λεπτές» λέει ο ερευνητής. Η ομάδα ελπίζει ότι σύντομα θα μπορέσει να αντλήσει ενέργεια από ακόμη μικρότερες διαφορές θερμοκρασίας. Συναντά, ωστόσο, δυσκολίες στην ενίσχυση των χαμηλών τάσεων που παράγουν αυτά τα υλικά έτσι ώστε να φθάσουν τα επίπεδα που απαιτούνται για τη λειτουργία των βηματοδοτών και άλλων ιατρικών βοηθημάτων. Οι απώλειες από αυτή τη μετατροπή μειώνουν τα 144 μικροβάτ που αντλούνται σε 67 μικροβάτ ωφέλιμης ενέργειας, ποσότητα η οποία δεν επαρκεί. «Επίσης» προσθέτει ο κ. Βενκατασουμπραμανιάν «πρέπει να κάνουμε τις συσκευές μας ανθεκτικές και αξιόπιστες και να μειώσουμε σημαντικά το κόστος τους».


    Θερμοηλεκτρικά επιθέματα


    Οσον αφορά το κόστος, η σωτηρία ίσως έλθει από τη βιομηχανία των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αυτό γιατί το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντίστροφα για να δημιουργήσει αποκλίσεις θερμοκρασίας από ένα ηλεκτρικό ρεύμα, στο λεγόμενο φαινόμενο Πελτιέ. Η θερμότητα που παράγουν οι μικροεπεξεργαστές είναι τέτοια ώστε μπορεί να τους κάψει, εκτός και αν χρησιμοποιηθεί κάποιος τρόπος για να απομακρυνθεί η πλεονάζουσα ποσότητά της. Για τους σχεδιαστές των μικροτσίπ η ψύξη με το φαινόμενο Πελτιέ αποτελεί μια γοητευτική επιλογή και ο κ. Βενκατασουμπραμανιάν προβλέπει ότι αυτό σημαίνει πως σύντομα η θερμοηλεκτρική ενδέχεται να γίνει περιζήτητη. «Αν η τεχνολογία εφαρμοστεί για την ψύχρανση των μικροτσίπ, ο όγκος της ζήτησης θα είναι τόσο μεγάλος ώστε το κόστος ορισμένων από αυτές τις εφαρμογές θα μειωθεί».


    Αν το κόστος μειωθεί αρκετά, ο ερευνητής πιστεύει ότι η τεχνολογία των λεπτών υμένων του θα μπορέσει να οδηγήσει στην ανάπτυξη θερμοηλεκτρικών επιθεμάτων τα οποία θα παράγουν αρκετή ηλεκτρική ενέργεια ώστε να τροφοδοτούν ένα κινητό τηλέφωνο ή ένα iPod. «Θα διακινδύνευα να υποθέσω – και έχω συζητήσει αυτό το θέμα με φυσιολόγους – ότι από την περιοχή του λαιμού και τις παλάμες χάνουμε περίπου 10% ως 20% της θερμότητας του σώματός μας, επομένως θα πρέπει να μπορούν να αντληθούν από εκεί 10 ως 20 βατ» δηλώνει. Κανείς βεβαίως δεν θα ένιωθε άνετα αν έπρεπε να καλύψει όλη αυτή την περιοχή, ένα επίθεμα όμως το οποίο θα κάλυπτε μόλις το 10% της επιφάνειας στον λαιμό και τις παλάμες και θα μετέτρεπε μόνο το 1% αυτής της ενέργειας σε ηλεκτρικό ρεύμα θα μπορούσε να αποδώσει 10 ως 20 μιλιβάτ – αρκετά για να φορτίσουν μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία.


    «Αυτό είναι το Γκράαλ, έτσι δεν είναι;» λέει ο κ. Μπίμπι. «Οταν μιλάμε για τη σάρωση ενέργειας, αυτό ακριβώς ζητάει ο κόσμος». Προς το παρόν, πάντως, υπάρχει ένα τεράστιο χάσμα, μια διαφορά μεγέθους δύο – τριών τάξεων ανάμεσα στην ηλεκτρική ενέργεια που προσφέρουν οι προσπάθειες των ερευνητών και την ενέργεια που απαιτείται ώστε οι ανακαλύψεις τους να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε καθημερινές χρήσεις. Αν κοιτάξετε όμως μερικά χρόνια πίσω θα δείτε ένα ανάλογο χάσμα ανάμεσα στην ενέργεια που χρειάζονταν τα πρώτα κινητά τηλέφωνα και σε αυτήν που καταναλώνουν τα σημερινά ενεργειακά οικονομικά μοντέλα. Αν οι ερευνητές εξακολουθήσουν να βελτιώνουν τις επιδόσεις των πειραματικών πρωτοτύπων τους και οι ηλεκτρονικές συσκευές συνεχίσουν να μειώνουν τις ενεργειακές τους ανάγκες, ίσως να μην απέχουμε πολύ από τη στιγμή που το σώμα μας θα μας προσφέρει όλη την ενέργεια που χρειαζόμαστε για τις μικροσυσκευές μας απαλλάσσοντάς μας από τις μπαταρίες.


    © 2007 New Scientist Magazine, Reed Business Information Ltd.

    Science
    One Channel
    Ο νέος ενημερωτικός τηλεοπτικός σταθμός της Ελλάδας
    Σίβυλλα
    • Έντυπη έκδοση Κι όλα μοιάζουν… παραμύθι Η λεπτεπίλεπτη μελαχρινή γυναίκα περπατάει με αργά, νωχελικά βήματα. Τα μαύρα πλούσια μαλλιά της μόλις που αγγίζουν το κόκκινο... ΣΙΒΥΛΛΑ
    Helios Kiosk