الابتكارات في حياة البطارية وإمدادات الطاقة لمدّني الاتصال الذكي

RF and NFC Charging

ويجري أيضا استكشاف تواتر تداول الطاقة باستخدام الاتصالات القريبة من الحقول، وتعمل هذه الشبكة على 13.6 كيلو مترا؛ وتستخدم بالفعل في المدفوعات اللاسلكية ونقل البيانات، وتدمج نائيا صغيرا من طراز NFC وأجهزة استجمام في العدسة، ويمكن للجهاز في الوقت نفسه الحصول على السلطة والتواصل مع قارئ خارجي.

Energy Harvesting from the Body and Environment

ولا يزال فرض رسوم على مستخدم لاسلكية يتطلب من المستخدم أن يتذكر إعادة شحن العدسات بانتظام، وتهدف تقنيات جمع الطاقة إلى تمديد فترة التشغيل عن طريق استخلاص الطاقة من الزهري الخفيف؛ أو من النور المحيطي، مما يجعل العدسات مستقلة حقا أو على الأقل تقلل من تواتر الشحن.

Piezoelectric Energy from Blinking

(أ) أن يكون الإنشقاق واحداً من أكثر الأعمال البشرية طبيعية وتواتراً؛ وأن ننحني حول الكم المتراكم للطاقة؛ أو 20 مرة في اليوم الواحد؛ أو نحو 000 28 مرة في اليوم؛ وأن كل برميل ينتج حركة ميكانيكية صغيرة من الغطاء العيوني ضد العدسة؛ وأن الباحثين قد طوروا مواد فائقة الفول السوداني تولد الفولطية عند التدريب.

مولدات كهربائية حرارية من عين هيت

ويحافظ الباحثون في العين البشرية على درجة حرارة تبلغ 32 درجة، و34 درجة مئوية؛ ولئن كان الجو المحيط أكثر برودة في كثير من الأحيان، فإن هذا الفرق في درجة الحرارة يمكن استغلاله باستخدام المولدات الكهربائية الحرارية التي تحول التدفق الحر إلى كهرباء، فإن مستويات الحرارة العالية التي تُنتج من التحلل الحراري، والمتمثلة في استخدام أجهزة التفريغ الحراري ذات المقياس العالي، يمكن أن تُودع على الطرف الخارجي من الرائحة.

خلايا الوقود الأحيائي باستخدام التر غلوكوز

Theofuels up glucose is present in tears at levels that correlate with blood glucose. Biofuel cells use enzymes to oxid glucose and generate electricity. A biofuel cell integrated into a contact lens can both power a glucose sensor and provide realtime readings.

خلايا الشمس وحياة الضوء المحيطة

(أ) الضوء القابل للاشتعال في معظم البيئات، ويمكن جعل الخلايا ذاتية التحلل ومرنة للغاية؛ أما الخلايا الشمسية المشعرة بالدي (Dye-SCs) والفولطية العضوية (OPVs) فتمكن اختلاقها على مكامن فرعية شفافة أو شبه شفافة، مما يسمح لها بوضعها حول الطرف المستنقع أو حتى فوق منطقة الأيسف إذا ما صممت بضغط صغير().

اعتبارات التكامل والتصميم

ولا يُعد اختيار حل للطاقة سوى نصف المعركة؛ فإدماجه في عدسة اتصالات ذكية وظيفية يتطلب تصميما دقيقا لكل عنصر، ويجب ألا يعرقل البطارية أو المحصول الرؤية، وأن يكون قابلا للتنافس البيولوجي لمدة 24 ساعة على الأقل من اللبس، وألا يتسبب في تهيج أو يحد من تدفق الأكسجين إلى القرنية، فالعادات الحالية تستخدم تصميماً دقيقاً يستند إلى الجزء الأبيض من العين، بما في ذلك الركيزة المركزية.

وثمة تحد آخر هو الترابط بين مكونات الطاقة وبقية النظام، إذ يجب طباعة آثار الوصل باستخدام معادن قابلة للتنافس البيولوجي مثل الذهب أو البلاتين أو استخدام أكاسيد سلوكية شفافة مثل أكسيد القصدير في القاع، ويجب أن تكون هذه الآثار مرنة بما يكفي للتسامح مع الوصلات المتكررة والمناولة الدقيقة، كما يقوم الباحثون باستكشاف الأجهزة الإلكترونية القابلة للتوسع، حيث تكون المكونات مرتبطة بآلات متعددة المقاييس(23).

كما أن أجهزة إدارة الطاقة داخل العدسة تحتاج إلى أن تكون فعالة للغاية، كما أن رقاقة العرف التي تنظم التكتل، وتتحكم في الشحن، وتخفض إلى أدنى حد من النشوء الرئوي، هي أساسية، وقد وضعت شركات مثل أدوات تكساس وشركة NXP أجهزة لإدارة الطاقة الصغيرة التي تستهلك أقل من المادة 1 من المواد الكيميائية، وأجهزة التكديس، وأجهزة التكديس الاحتياطي، مما يجعلها مناسبة للاندماج في عدسة.

المستقبل

إن مجال قوة العدسة الذكية يتحرك بسرعة، ويجري استكشاف عدة طرق واعدة لجعل العدسات التي لا تحتاج إلى رسوم خلال اليوم، ويمكنها أن تعمل إلى أجل غير مسمى بإعادة ملء الملابس بين عشية وضحاها.

Stretchable batteries]] are one such direction, instead of using rigid electrodes, researchers are developing batteries with serpentine or wrinkled electrode designs that can extend and bend with the eye. A team at Stanford recently demonstrated a stretchable lithium-ion batterizing significant capacity of 1.5h2bher performanceA.

كما يجري تصميم نظم الهجينة التي تجمع بين مصادر متعددة للطاقة، مثلاً، يمكن للجهاز الاستشعاريعابي أن يستخدم محصولاً من الفطائر من الرمش إلى جهاز استشعار الطاقة خلال اليوم، مع بطارية ذات دولة صلبة تُحمَّل بلا سلك ولا سلكية، أو يمكن لخلية الوقود الأحيائي أن تكمل بطارية تصفية خفيفة، مما يتيح الوقت بين إعادة الشحن.

Self-healing electrolytes]) هي ابتكار آخر، وإذا تطور البطارية ميكروكا، فإن البطاريات ذاتية التلقيح يمكن أن تغلق تلقائياً، وتمنع التسرب والدوائر القصيرة، وقد طور الباحثون في جامعة إلينويات كهروليت متعدد اليوريتان يمكن أن يلتئم في غضون ثوانٍ من درجة حرارة الجسم،

وأخيراً، يجري التحقيق في نقل الطاقة بدون تردد على مسافات أطول [(FLT:1]) باستخدام أساليب غير متصلة بالأشعة أو الليزرية، ويمكن للطائرة أن تسافر عبر الأنسجة ويمكن أن تسمح بشحن عدسة من رقعة صغيرة خلف الأذن أو من هاتف ذكي، ويمكن لسقف طاقة لازر، مع اشتراط وجود بصرة، أن يوصل ميغاواط من محركات التبريدة.

خاتمة

إن قوة العدسة الذكية هي إحدى أكثر المشاكل الهندسية صعوبة في الأجهزة القابلة للارتداء، ولكن الابتكارات الأخيرة تحول العقبات إلى فرص، إذ أن البطاريات ذات الدول الصلبة الصغيرة والخلايا الصغيرة المتحركة توفر الآن تخزينا آمنا ومرنا للطاقة، وأن التعبئة اللاسلكية عن طريق التدوير أو التكرار توفر وسيلة ملائمة لإعادة شحنها يوميا.

ومع استمرار البحث، يمكننا أن نتوقع رؤية عدسات الاتصال الذكية التجارية التي تعمل ليوم كامل على تهمة واحدة، مع توجيه اتهامات لا توصف بين عشية وضحاها في حالة من الزلاجات، وسترصد هذه الأجهزة القياسات الصحية، وتعرض المعلومات، بل وتزيد من المحتوى الرقمي على العالم الحقيقي، وكلها دون المساس بالراحة أو السلامة، والابتكارات في مجال البطاريات والإمداد بالطاقة، التي يرد وصفها هنا هي الحقائق غير المستقرة.