दक्षिण कोरियाई शोधकर्ताओं ने ऐसी फिल्म बनाई है जो स्मार्ट घड़ियों को शक्ति देने के लिए शरीर की गर्मी का उपयोग करती है

दक्षिण कोरिया में उल्सान नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (यूएनआईएसटी) के शोधकर्ताओं ने एक थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री प्रस्तुत की है जो मानव त्वचा और पर्यावरण के बीच तापमान के अंतर को बिजली में बदलने में सक्षम है। तकनीकी प्रगति पहनने योग्य उपकरणों के निर्माण की अनुमति देती है जो पारंपरिक बैटरी की आवश्यकता के बिना निर्बाध रूप से काम करते हैं। नई अल्ट्रा-थिन फिल्म कलाई के अनुकूल हो जाती है और उपकरण को चालू रखने के लिए शरीर की अवशिष्ट गर्मी को पकड़ लेती है। यह नवाचार वैश्विक बाजार में स्मार्ट घड़ियों और स्वास्थ्य ट्रैकर्स के उपयोग की गतिशीलता को बदल देता है।

दैनिक रिचार्ज पर निर्भरता खत्म करने से पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में मुख्य बाधाओं में से एक का समाधान हो जाता है। नवीन सामग्री दिशात्मक ताप प्रवाह को बल देती है और वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों में रूपांतरण दक्षता में सुधार करती है। जनरेटर की पिछली पीढ़ियों के विपरीत, नई फ्लैट फिल्म उपयोगकर्ता की त्वचा के साथ स्थिर संपर्क बनाए रखती है। यह विशेषता बाहरी वातावरण में अचानक तापमान परिवर्तन के साथ भी ऊर्जा उत्पादन बढ़ाती है। उद्योग विशेषज्ञों का संकेत है कि इस अवधारणा को सीधे ब्रेसलेट या घड़ी के मुख्य केस में एकीकृत किया जा सकता है।

उपयोगकर्ता की कलाई पर थर्मल रूपांतरण कैसे काम करता है

परिचालन सिद्धांत चलती भागों के उपयोग के बिना गर्मी को बिजली में सीधे परिवर्तित करने पर आधारित है। थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री का एक पक्ष त्वचा के सीधे संपर्क में होता है, जो शरीर की गर्मी को ग्रहण करता है जो 32 और 37 डिग्री सेल्सियस के बीच होती है। घटक का दूसरा भाग बाहरी हवा के संपर्क में आता है, जिसका तापमान सामान्यतः कम होता है। यह तापीय अंतर तत्काल विद्युत वोल्टेज उत्पन्न करता है। ऊर्जा प्रवाह स्मार्ट घड़ी के अंदर कम खपत वाले सर्किट को शक्ति प्रदान करता है।

दक्षिण कोरियाई टीम द्वारा विकसित नई फिल्मों में पिछले मॉडलों की तुलना में मोटाई कम और लचीलापन अधिक है। संरचनात्मक परिवर्तन पुराने प्रोटोटाइप में पाए जाने वाली पुरानी कठोरता और कम दक्षता के मुद्दों को हल करता है। प्रयोगशाला परीक्षणों ने हल्की शारीरिक गतिविधियों के दौरान और अलग-अलग तापमान वाले वातावरण में स्थिर प्रदर्शन का प्रदर्शन किया है। पतली परत संरचना ताप पथ को अनुकूलित करती है और रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा हानि को कम करती है।

शरीर और हवा के बीच थर्मल अंतर छोटा होने पर भी सामग्री परिचालन दक्षता बनाए रखती है। यह स्थिति उपयोगकर्ताओं के दैनिक जीवन में अक्सर घटित होती है। यह सुविधा उन उपकरणों के लिए एक बुनियादी कदम का प्रतिनिधित्व करती है जिन्हें दिन में 24 घंटे संचालित करने की आवश्यकता होती है। हृदय गति मॉनिटर और स्लीप ट्रैकर्स को डेटा को सटीक रूप से रिकॉर्ड करने के लिए ऊर्जा के निरंतर प्रवाह की आवश्यकता होती है। सिस्टम ने प्रयोगों के दौरान साधारण डिस्प्ले और बुनियादी सेंसर को लगातार बिजली देने के लिए पर्याप्त बिजली का उत्पादन किया।

सतत निगरानी के लिए पर्यावरणीय प्रभाव और लाभ

पारंपरिक बैटरियों की आवश्यकता में भारी कमी सीधे तौर पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निपटान को कम करने में योगदान करती है। पहनने योग्य उपकरण हर साल बड़ी मात्रा में लिथियम और अन्य भारी धातुओं से युक्त अपशिष्ट उत्पन्न करते हैं। आत्मनिर्भर समाधान इस पर्यावरणीय प्रभाव को कम करते हैं और उद्योग को नई स्थिरता मांगों के साथ संरेखित करते हैं। उपकरणों को सॉकेट में प्लग करने की दिनचर्या को समाप्त करके उपयोगकर्ता सुविधा प्राप्त करते हैं।

• छोटे दैनिक तापीय बदलावों से बिजली का निरंतर उत्पादन।
• पर्यावरण में लिथियम बैटरी और भारी धातुओं के निपटान में कमी।
• सपाट, लचीला डिज़ाइन जो कंगन और घड़ी के मामलों में एकीकृत करना आसान बनाता है।
• महत्वपूर्ण संकेतों और शारीरिक गतिविधियों की निर्बाध निगरानी बनाए रखना।
• कम-शक्ति प्रोसेसर और कुशल स्क्रीन के साथ संगतता।

शरीर की गर्मी से चलने वाली घड़ी तब तक निरंतर चलती रहती है जब तक यह कलाई पर स्थित होती है। यह प्रारूप उन पेशेवरों को लाभान्वित करता है जो स्वास्थ्य मेट्रिक्स की निरंतर निगरानी पर निर्भर हैं। उच्च प्रदर्शन वाले एथलीट और चिकित्सा निगरानी से गुजरने वाले मरीज़ लोड की कमी के कारण बिना किसी रुकावट के सटीक डेटा प्राप्त करते हैं। प्रौद्योगिकी नए, हल्के और अधिक आरामदायक डिवाइस प्रारूपों के द्वार खोलती है। भारी बैटरी डिब्बों की अनुपस्थिति पतले, अधिक विचारशील डिज़ाइन की अनुमति देती है।

उत्पादन चुनौतियाँ और सामग्री स्थायित्व

पारंपरिक लिथियम बैटरियों की तुलना में थर्मोइलेक्ट्रिक फिल्म द्वारा उत्पन्न बिजली सीमित रहती है। प्रतिबंध के लिए अत्यंत कुशल सर्किट और कम-शक्ति वाले डिस्प्ले के उपयोग की आवश्यकता होती है। ई-पेपर या ओएलईडी तकनीक वाली स्क्रीन इन नए उपकरणों के लिए व्यवहार्य विकल्प के रूप में दिखाई देती हैं। ऐसी स्थितियों में जहां परिवेश का तापमान शरीर के तापमान के बहुत करीब होता है, ऊर्जा उत्पादन अस्थायी रूप से कम हो जाता है। गर्म जलवायु या लंबे समय तक आराम करने से सिस्टम द्वारा उत्पादित बिजली की मात्रा प्रभावित होती है।

पसीने के लगातार संपर्क में पतली फिल्म का स्थायित्व शोधकर्ताओं के लिए ध्यान का एक और बिंदु दर्शाता है। कई महीनों तक बार-बार कलाई हिलाने से घटक की संरचनात्मक ताकत का भी परीक्षण होता है। यह सुनिश्चित करने के लिए प्रयोगशालाओं में दीर्घकालिक परीक्षण किया जाता है कि सामग्री गहन दैनिक उपयोग से ख़राब न हो। पतली सुरक्षात्मक परतें गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन से समझौता किए बिना उपयोगकर्ता को आराम सुनिश्चित करती हैं। त्वचा के सीधे संपर्क में चलने वाले उपकरणों के लिए सुरक्षा नियमों के लिए सख्त प्रमाणीकरण की आवश्यकता होती है।

प्रौद्योगिकी में रुचि रखने वाले निर्माता व्यावसायिक उत्पाद लॉन्च करने से पहले बड़े पैमाने पर उत्पादन लागत का मूल्यांकन करते हैं। अति पतली सामग्री की जटिलता के कारण प्रारंभिक विनिर्माण लागत अधिक होती है। आने वाले वर्षों में बड़े पैमाने पर उत्पादन से प्रौद्योगिकी तक पहुंच सस्ती होनी चाहिए। मौजूदा इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ संगतता इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग द्वारा अपनाने की सुविधा प्रदान करती है। घड़ी कंपनियाँ इस बात का अध्ययन कर रही हैं कि उपकरणों के सौंदर्यशास्त्र से समझौता किए बिना जनरेटर को कैसे शामिल किया जाए।

चिकित्सा क्षेत्र और हाइब्रिड प्रणालियों के लिए प्रौद्योगिकी का विस्तार

UNIST की थर्मोइलेक्ट्रिक तकनीक को स्मार्ट घड़ियों के अलावा अन्य उपकरणों के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है। शारीरिक गतिविधि कंगन और ग्लूकोज मॉनिटर नवाचार प्राप्त करने के लिए स्वाभाविक उम्मीदवार के रूप में दिखाई देते हैं। कम-शक्ति वाले इम्प्लांटेबल मेडिकल सेंसर भी मानव शरीर से प्राप्त ऊर्जा की अवधारणा से लाभान्वित होते हैं। यह दृष्टिकोण उन क्षेत्रों में गति पकड़ता है जहां बैटरी बदलना असुविधाजनक या शारीरिक रूप से असंभव है। पूरक अनुसंधान स्मार्ट कपड़ों और कपड़ों में जेनेरिक फिल्मों के एकीकरण का पता लगाता है।

डेवलपर्स सार्वजनिक सुरक्षा और निर्माण जैसे क्षेत्रों में संभावनाएं देखते हैं। इन क्षेत्रों में पेशेवर व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणों का उपयोग करते हैं जिन्हें कार्य शिफ्ट के दौरान निर्बाध रूप से संचालित करने की आवश्यकता होती है। अन्य ऊर्जा स्रोतों के साथ संयोजन बाजार के लिए और भी अधिक मजबूत हाइब्रिड सिस्टम बनाता है। गति के माध्यम से या छोटे सौर पैनलों के उपयोग के माध्यम से गतिज ऊर्जा को प्राप्त करना थर्मल उत्पादन का पूरक है। Android Wear और watchOS जैसे सॉफ़्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म में पहले से ही इन वैकल्पिक स्रोतों द्वारा संचालित सेंसर को प्रबंधित करने की क्षमता है।

दक्षिण कोरियाई टीम ऊर्जा घनत्व बढ़ाने के लिए सामग्री की रासायनिक संरचना को परिष्कृत करना जारी रखती है। स्वयंसेवकों के साथ वास्तविक उपयोग की अनुरूपित स्थितियों में कार्यात्मक प्रोटोटाइप का परीक्षण पहले ही किया जा चुका है। इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों के साथ साझेदारी प्रयोगशाला वातावरण से असेंबली लाइनों में संक्रमण को तेज करती है। दुनिया भर के अन्य अनुसंधान केंद्र विकास का अनुसरण करते हैं और समान भौतिक सिद्धांत की विविधताओं की तलाश करते हैं। वैश्विक प्रयासों का अभिसरण नई पीढ़ी के पहनने योग्य उपकरणों के लिए वाणिज्यिक मानकों के निर्माण में तेजी लाता है।