محققان دانشگاه «دیکین» به بررسی این موضوع پرداخته‌اند که چگونه می‌توان الیاف کربن با استحکام و سبکی بالا را به ماده‌ای تبدیل کرد که وظیفه‌ای دوگانه ایفا کند: هم از سازه‌ای پشتیبانی کند و هم به عنوان منبع انرژی عمل کند.

این نوع مواد تحت عنوان «باتری‌های سازه‌ای» شناخته می‌شوند. به بیان ساده‌تر، یک قطعه از بدنه خودرو قادر است به طور همزمان از وزن خودرو حمایت کند و منابع انرژی مورد نیاز آن را نیز تأمین کند. این نوآوری می‌تواند به کاهش نیاز به برخی از اجزای جداگانه در خودروها کمک کند و به تبع آن، وزن خودروها را نیز سبک‌تر سازد.

گروه تحقیقاتی دانشگاه «دیکین» به جای استفاده از سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر لیتیوم‌یون که به طور گسترده در خودروهای برقی و دستگاه‌های الکترونیکی به کار می‌روند، به بررسی سیستم‌های انرژی مبتنی بر روی پرداخته است. اگرچه روی نمی‌تواند به اندازه لیتیوم به ازای وزن مشخص، انرژی ذخیره کند، اما مزایای دیگری را نیز به همراه دارد.

روی به مقدار فراوانی در دسترس است و خاصیت بازیافت‌پذیری دارد. همچنین، باتری‌های روی می‌توانند از مایعاتی بر مبنای آب استفاده کنند که از برخی ترکیبات اشتعال‌زا موجود در باتری‌های رایج لیتیوم‌یون عاری هستند.

باگیا دارماسری، پژوهشگر اصلی این پروژه، اظهار داشت که باتری‌های لیتیوم‌یون هنوز هم از اهمیت بالایی برخوردارند و محققان در تلاش برای بهبود ایمنی آن‌ها هستند.

این گروه تحقیقاتی بر روی استفاده از روی به‌عنوان یک گزینه جایگزین تمرکز کرده است، به‌ویژه در طراحی‌هایی که در آن‌ها ایمنی در کنار قابلیت تحمل بار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

الیاف کربن به خاطر استحکام و وزن سبک خود، پیش‌تر در صنایع خودروسازی و هوایی مورد توجه بوده‌اند. معمولاً یک قطعه ساخته شده از این الیاف برای تحمل بار و ارائه پشتیبانی طراحی می‌شود. محققان با تغییر در سطح این الیاف، تلاش کرده‌اند ویژگی دیگری به این ماده اضافه کنند تا بتواند مواد مربوط به ذخیره و آزادسازی انرژی الکتریکی را در خود بگنجاند. در این طراحی از روی و دی‌اکسید منگنز بهره گرفته شده و هدف حفظ استحکام مکانیکی الیاف بوده است.

چالش اصلی این فناوری فقط محدود به ساخت یک باتری با بالاترین ظرفیت ذخیره انرژی نیست. یک باتری سازه‌ای باید قادر به حفظ استحکام باشد و وقتی که به عنوان بخشی از یک سازه وسیع‌تر به کار می‌رود، باید عملکرد ایمنی را نیز تضمین کند. اگر قابلیت ذخیره انرژی منجر به کاهش بیش از حد استحکام یک قطعه خودرو شود، ارزش این طراحی کاهش می‌یابد.

این پروژه تحقیقاتی هنوز در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد. هدف بعدی محققان، تولید قطعات قابل کاربرد و ارزیابی موفقیت آن‌ها در ایجاد توازنی میان استحکام، ذخیره انرژی و ایمنی است. آن‌ها همچنین در نظر دارند که بررسی کنند آیا این سازه می‌تواند سایر وظایف مانند شناسایی آسیب یا محافظت از تجهیزات در برابر تداخل الکترومغناطیسی را نیز به دوش بکشد.

خودرویی با دیواره‌ها یا سقفی که قابلیت ذخیره انرژی را داشته باشد، در حال حاضر تنها امکانی برای آینده است و هنوز محصولی برای ورود به جاده آماده نیست. سؤالاتی همچنان درباره مقدار انرژی که این بخش‌ها می‌توانند ذخیره کنند، طول عمرشان و کارایی آن‌ها در شرایط سخت مطرح است.

به گزارش سایت نوریج، با این حال، این ایده به طراحی باتری‌ها نگاهی متفاوت می‌بخشد. به جای آنکه مهندسان برای هر باتری فضای جداگانه‌ای در داخل خودرو تعیین کنند، ممکن است در آینده بخشی از خود خودرو نیز بتواند در تأمین انرژی آن نقش داشته باشد.

نتایج این پژوهش در مجله علمی Composites Part B: Engineering به چاپ رسیده است.

پایان پیام