Piezoelekrik: Giysilerimiz Elektrik Üretebilir Mi?

Ağır bir yük taşırken terleyerek çalışmak… Ne giyilirse giyilsin yaşanabilecek günlük hayattaki bu basit durumda ya enerji elde edebilirsek? Akıllı tekstil ürünlerinin günlük hayata yayılımının arttığı bugünlerde, Chalmers Üniversitesi’nden araştırmacılar, Boras’taki İsveç Tekstil Okulu ve Swerea IVF Araştırma Enstitüsü ile işbirliği yaparak basınç ve neme maruz kaldığında elektirik enerjisi açığa çıkaran kumaş geliştirdiler. Nature Partner dergisinde yayınlanan araştırma sonucuna göre; bu kumaşın kullanıldığı giysiye uygulanan gerilmenin büyüklüğü ile elde edilen elektiriğin miktarı da orantılı derecede artabiliyor. Chalmers araştırmacılarından Anja Lund ve Christian Müller’in geliştirdiği kumaş, gerildiğinde bir led lambayı açabilecek kadar, kablosuz sinyal gönderebilecek kadar, digital bir saati çalıştırabilecek kadar, cep tipi minik bir hesap makinesini gibi küçük aletleri çalıştırabilecek kadar enerji oluşturabiliyor.

Kumaşın elde edildiği bu teknoloji piezoelektrik olaylara dayalıdır. Piezo kelime olarak Yunanca’da “basınç” anlamındadır ve Piezoelekrik özelliği; uygulanan mekanik basınç sonucunda malzemenin elektrik alan ya da elektrik potansiyel değiştirme yeteneğidir. Bu etki malzemenin içindeki polarizasyon yoğunluğunun değişmesi ile oluşur. Buna göre kumaş gerildiğinde ipliğindeki liflerin deformasyonun Piezoelekrik davranış göstermesi sağlanarak elektrik oluşması sağlanmıştır. Bunu sağlamak için araştırmacılar bu kumaşı oluştururken, Piezoelekrik iplik ve oluşan elektriğin anında iletilebilmesi için elektrik iletkenliği sağlayabilecek liflerden yapılmış iplikler kullanmışlardır.

Lund bir açıklamasında şu basit deneylerinden bahsetti: “Bir tekstil ürünü hem yumuşak, hem esnek olmalı ve bu özelliklerini nemliyken veya ıslakken de korumalı. Bir çantanın kayışında geliştirdiğimiz bu kumaşı kullanarak deneme yaptık ve led bir lambayı aydınlatabilecek enerjiyi elde edebileceğimizi gözlemledik. Çantayı ağırlaştırdığımızda ve kayışın daha büyük bölümünü bu kumaştan oluşturduğumuzda daha fazla elektrik gücü elde ettik. Rakamlar ile ifade etmek gerekirse; Çantayı kitaplarla doldurup ağırlığını 3 kilograma getirdiğimizde 4 microwatt gücünde devam eden bir elektrik akımı ürettiğini gözlemledik.”

Piezoelekrik iplikler bir saç telinden daha ince olan 24 liften yapılır. Bu lifler sıvı içerisindeyken yeterli nemi üzerine aldığında birbirine daha fazla yakınlaşır ve iplik de daha nemli olacağından elektrik akımının geçişi iyileşir. Bu bilgi Piezoelekrik lifleri geliştiren bilim insanlarının eski çalışmalarına dayalıdır ama şimdi başka bir boyuta taşınarak akıllı tekstil ürünlerinde kullanabilmeye yaklaşılmıştır. Ama önceki çalışmalarında da ağırlıklı olarak sensörlere odaklanılmıştı ve basınç hassasiyeti sayesinde elektrik sinyalleri üretebiliyorlardı. Lund: “Merkezdeki elektrik ileten çekirdeğin etrafında Piezoelekrik özellikteki bir kabuk ile oluşan Piezoelekrik lifler ile yapılan iplik ile elektrik iletkenliği yüksek liflerden oluşan bir iplik kombine edildiğinde bir elektrik devresi serisindeki şalter ortaya çıkıyor.” belirtti.

İlaveten; “Piezoelekrik ipliklerden dokuma kumaş yapım teknolojisi kolayca erişilebilir ve günlük hayatta kullanılabilir. Bunu sağlamak için dokumaya birkaç materyalin ilavesi gerekebilir yada Piezoelekrik kumaşın birkaç kumaş ile birlikte kat kat olacak şekilde kullanımıyla ürün elde edilebilir. Bunlar gibi bazı modifikasyonlar gerekse de geliştirilen bu kumaşın kullanımı mümkündür.” dedi.Araştırmacılar, piezoelekrik kumaş teknolojisinin teorik olarak daha büyük ölçekli üretime hazır olduğunu düşünüyor. Boras’taki İsveç Tekstil Okulu işbirliği ile piezoelekrik ipliğin dokuma tezgahında çalışılabildiğini ve endüstriyel üretim süreçlerindeki sert aşınma ile yeteri kadar başa çıkabildiğini kanıtladılar.
Şimdi, endüstriyel ürün geliştiricilerinin bu teknololojiyi nasıl ve nerelerde kullanacaklarına karar vermeleri ve hangi ürünleri yapabileceklerini bulmaları gerekiyor. Materyal teknolojisi gelişmiş olmasına rağmen asıl üretim sürecine geçebilmek için ideal fiyatın yakalanması ve bu materyalin Gore-Tex ürünleri ile birlikte kullanımı gibi nedenler hala göz önünde…
Editör / Yazar: Esra KELEŞ
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180322103303.htm