ملتقى الفيزيائيين العرب - البطاريات الورقية

من المدهش مشاهدة تطور الإلكترونيات بشكل عام و الحواسيب بحيث تصبح أرق وأدق ، قريباً قد يصبح الحاسوب المحمول رقيقاً كالورقة ، عندها سيكون كل ما علينا أن نفعله هو طي حواسيبنا المحمولة ووضعها في الجيب، العديد من الاختراعات تجعل هذا الحلم يصبح واقعاً كالحبر الإلكتروني مثلاً .
نلاحظ أن التقنيين قاموا بتطوير العناصر الإلكترونية لتصبح أدق ، ولم نلاحظ تطور في وسائط التغذية لها بنفس الوتيرة ، لذا قامت شركة ورقة الطاقة (Power Paper Company) بإجراء الأبحاث حول منبع طاقة لن يغذي الأدوات الإلكترونية فقط ، بل أشياء أخرى كالألعاب وبطاقات المعايدة ،والبطاقات الذكية ، والحقائب الذكية إلى جانب الاستخدامات الطبية .
وفي هذه الأثناء التي تقوم فيها شركة ورقة الطاقة بالبحث عن شركات عالمية تتبنى منتجها الجديد ، تقوم أيضاً بتطوير نموذجها الاستهلاكي الأول الذي سيعرض في الأسواق العالمية قريباً.
وبتطور تقنية الملابس المبرمجة ، و الحواسيب الملبوسة ، والهواتف الخلوية القابلة لإعادة التصنيع ، فإن هذه البطارية البالغة الرقة تبدو كما لو أنه لها تطبيقات واسعة جداً .
في هذه المقالة سوف نتعلم آلية عمل هذه البطاريات الرقيقة وكيف أنها ستغذي قريباً كل حاجاتنا اليومية .

البطاريات المطبوعة
المستقبل القريب يعدنا بكتب يمكن أن تُمْلأ بصفحات رقمية ، والتي تعطينا نص أي كتاب نريد أن نقرأ ، هذه الكتب مطبوعة بواسطة الحبر الإلكتروني سوف تكون قادرة على أن تجمع بين العديد من النصوص بضغطة زر . إلى جانب هذا الحبر الخاص هناك معالجات مصغرة رقيقة جداً ودارات أخرى تساعد في العديد من الوظائف ، وهذه بالإضافة إلى مصدر طاقة رقيق جداً -كالورقة - يدعى بالبطارية الورقية .
البطارية الورقية تعمل تماماً كالبطارية التقليدية ولكنها رقيقة كالورقة ، إن الخلية الورقية الواحدة قادرة على إعطائنا جهداً كهربائياُ بحدود 1.5V، والذي هو نفس الجهد للبطارية المستخدمة في الساعة أو الآلة الحاسبة .
البطارية الورقية ستكون بسماكة 0.5 ميليمتر ، ويمكن استخدام العديد من البطاريات بشكل متحد لإعطائنا طاقة أكبر .

آلية عمل هذه البطارية
-يتألف المصعد و المهبط من الزنك أو أكسيد المنغنيز (MnO2) ، حيث يتم صناعتهما من أحبار خاصة ، يشير المصعد للقطب السالب والمهبط للقطب الموجب .
-شاشات حريرية قياسية مطبوعة ومضغوطة تستخدم لطباعة البطارية على الورق أو أي مادة أخرى .
تُكامَلْ البطارية الورقية بالشكل النهائي وتجمع بطرق إلكترونية-
تصنع البطاريات الورقية بشكل مباشر إلى رقائق رفيعة تماماً كالورق ، لهذا فهي لدنه أكثر من أي نوع آخر من البطاريات ، وعلى الرغم من أن الحبر يدخل في تركيب هذه البطاريات فإنها تعتبر نوعاً من البطاريات الجافة ، وهي لا تحتاج إلى غلاف معدني يحيط بها من الخارج ، الأمر الذي تعودنا عليه في البطاريات الغادية التي تحتوي على مواد سامة ، وهذه الخاصية تتيح لمصنعي الإلكترونيات الفرصة للاستفادة من هذه البطارية وذلك بوضع منبع الطاقة بحيث يأخذ أي شكل يرغبون به وبالحجم المطلوب فقط ، وذلك طالما أنها لا تتطلب مكاناً خاصاً توضع به ، يمكن أن تصنع البطارية الورقية في أجواء رطبة أو جافة والتي تؤدي لخفض كلفة الإنتاج ، ويمكن أن تصنع البطارية الورقية بكلفة سنت واحد لكل إنش .

مجالات عمل البطارية الورقية
هناك عدة مجالات عمل متاحة أمام هذا المنتج ، وذلك طالما أنه قابل للتصغير على حجم الأداة المطلوب تغذيتها ، وبالتالي فإن مجال تسوبق هذا المنتج كبير ، بما أن البطارية الورقية مصنوعة من الحبر و لاتحتاج لغلاف معدني فبالتالي ليس هناك أي حدود لشكل وحجم البطارية ، حالياً هناك تطبيقات كثيرة لهذا النوع من البطاريات و التي تتضمن :

-البطاقات الذكية و بطاقات الحجز
يمكن أن تُصَغَّرَ البطارية الورقية لتلائم البطاقات الذكية و الأدوات الميكروية الأخرى ، وبالتالي يمكن أن تستبدل البطاقات الحالية بأخرى ذكية ، أي أنه يمكن أن تصبح بطاقات دخول الملاعب الرياضية مبرمجة بحيث ليس فقط تعطي الإذن لحاملها بالمرور بل إنها تعطي حاملها التعليمات حول مكان الجلوس مثلاً .

-الأدوات الطبية
ذات الاستخدام الوحيد ،حيث يمكن أن تدخل في أدوات الفحص أو أدوات العلاج الشخصية للفرد .

-الألعاب الإلكترونية و أدوات الترفيه
تقول الشركة صاحبة هذا الاختراع ، بأن المصنعين يمكنهم أن يصغروا هذه التقنية ويدخلوها أثناء عملية التصنيع بحيث تصبح عروة مضافة للمنتج .

ترجمة : محمد حوراني.
عن مقالة لـ Kevin Bonsor