ٹریبو الیکٹرک اثر اور TENG نینو جنریٹرز
ٹریبو الیکٹرک اثر کچھ مواد میں برقی چارجز کی ظاہری شکل کا رجحان ہے جب وہ ایک دوسرے کے خلاف رگڑتے ہیں۔ یہ اثر فطری طور پر ایک مظہر ہے۔ رابطہ بجلیجو قدیم زمانے سے بنی نوع انسان کو معلوم ہے۔
یہاں تک کہ میلٹسکی کے تھیلس نے بھی اون سے رگڑی ہوئی امبر اسٹک کے تجربات میں اس رجحان کا مشاہدہ کیا۔ ویسے، لفظ "بجلی" وہیں سے نکلا ہے، کیونکہ یونانی سے ترجمہ کیا گیا ہے، لفظ "الیکٹران" کا مطلب ہے امبر۔
وہ مواد جو ٹریبو الیکٹرک اثر کو ظاہر کر سکتے ہیں ان کا اہتمام نام نہاد ٹرائبو الیکٹرک آرڈر میں کیا جا سکتا ہے: شیشہ، پلیکسی گلاس، نایلان، اون، ریشم، سیلولوز، کپاس، امبر، پولی یوریتھین، پولی اسٹیرین، ٹیفلون، ربڑ، پولی تھیلین، وغیرہ
لائن کے آغاز میں مشروط طور پر "مثبت" مواد ہیں، آخر میں - مشروط طور پر "منفی"۔ اگر آپ اس آرڈر کے دو مواد لیں اور انہیں ایک دوسرے پر رگڑیں، تو "مثبت" سائیڈ کے قریب موجود مواد پر مثبت چارج کیا جائے گا اور دوسرا منفی چارج کیا جائے گا۔ پہلی بار، 1757 میں سویڈش ماہر طبیعیات جوہان کارل ولکے نے ایک ٹریبو الیکٹرک سیریز مرتب کی تھی۔
جسمانی نقطہ نظر سے، ایک دوسرے کے خلاف رگڑنے والے دو مواد میں سے ایک مثبت طور پر چارج کیا جائے گا، جو اس کے بڑے ڈائی الیکٹرک مستقل کے ذریعہ دوسرے سے مختلف ہے۔ اس تجرباتی ماڈل کو کوہن کی حکمرانی کہا جاتا ہے اور بنیادی طور پر اس سے وابستہ ہے۔ ڈائی الیکٹرکس کو.
جب کیمیاوی طور پر ایک جیسے ڈائی الیکٹرک کا جوڑا ایک دوسرے کے خلاف رگڑتا ہے، تو گھنا ایک مثبت چارج حاصل کرے گا۔ مائع ڈائی الیکٹرکس میں، زیادہ ڈائی الیکٹرک مستقل یا اعلی سطحی تناؤ والا مادہ مثبت طور پر چارج کیا جائے گا۔ دوسری طرف، دھاتیں، جب ڈائی الیکٹرک کی سطح پر رگڑتی ہیں، تو مثبت اور منفی دونوں طرح سے برقی بن سکتی ہیں۔
ایک دوسرے کے خلاف رگڑنے والے جسموں کی بجلی کی ڈگری زیادہ اہم ہے، ان کی سطحوں کا رقبہ اتنا ہی زیادہ ہے۔ جسم کی سطح پر دھول کی رگڑ جس سے یہ الگ ہوا (شیشہ، سنگ مرمر، برف کی دھول، وغیرہ) منفی طور پر چارج کیا جاتا ہے. جب دھول کو چھلنی سے چھانٹا جاتا ہے تو دھول کے ذرات بھی چارج ہوتے ہیں۔
ٹھوس میں ٹریبو الیکٹرک اثر کی وضاحت اس طرح کی جا سکتی ہے۔ چارج کیریئر ایک جسم سے دوسرے جسم میں منتقل ہوتے ہیں۔ سیمی کنڈکٹرز اور دھاتوں میں، ٹریبو الیکٹرک اثر کم کام کے فنکشن والے مواد سے اعلی کام کے فنکشن والے مواد میں الیکٹرانوں کی حرکت کی وجہ سے ہوتا ہے۔
جب ایک ڈائی الیکٹرک کسی دھات کے خلاف رگڑتا ہے تو، دھات سے ڈائی الیکٹرک میں الیکٹرانوں کی منتقلی کی وجہ سے ٹرائیبو الیکٹرک الیکٹرکیشن ہوتا ہے۔ جب ڈائی الیکٹرکس کا ایک جوڑا آپس میں رگڑتا ہے، تو یہ واقعہ متعلقہ آئنوں اور الیکٹرانوں کے باہمی دخول کی وجہ سے ہوتا ہے۔
ٹریبو الیکٹرک اثر کی شدت میں ایک اہم حصہ ایک دوسرے کے خلاف ان کے رگڑ کے عمل میں جسم کے گرم ہونے کی مختلف ڈگریاں ہوسکتی ہیں، کیونکہ یہ حقیقت زیادہ گرم مادے کی مقامی غیر ہم آہنگی سے کیریئرز کی نقل مکانی کا سبب بنتی ہے - "سچ" triboelectricity. اس کے علاوہ، piezoelectrics یا pyroelectrics کے انفرادی سطحی عناصر کو مکینیکل طور پر ہٹانا ایک triboelectric اثر کا باعث بن سکتا ہے۔
مائعات پر لاگو ہوتا ہے، ٹریبو الیکٹرک اثر کا اظہار دو مائع میڈیا کے درمیان انٹرفیس پر یا مائع اور ٹھوس کے درمیان انٹرفیس پر برقی ڈبل تہوں کی ظاہری شکل سے ہوتا ہے۔ دھات اور مائع کے درمیان انٹرفیس پر چارجز کی علیحدگی کی وجہ سے ٹرائبل الیکٹرسٹی ہوتی ہے۔
دو مائع ڈائی الیکٹرک کو رگڑ کر بجلی پیدا کرنا ان مائعوں کے درمیان انٹرفیس پر الیکٹرک ڈبل تہوں کی موجودگی کی وجہ سے ہوتا ہے جن کے ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ مختلف ہوتے ہیں۔ جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے (کوہن کے اصول کے مطابق)، کم ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ والا مائع منفی طور پر چارج ہوتا ہے، اور اس سے زیادہ مائع پر مثبت چارج ہوتا ہے۔
ٹھوس ڈائی الیکٹرک کی سطح پر یا کسی مائع کی سطح پر اثر کی وجہ سے مائعات کو چھڑکتے وقت ٹرائیبو الیکٹرک اثر مائع اور گیس کے درمیان حدود میں برقی دہری تہوں کی تباہی کی وجہ سے ہوتا ہے (آبشاروں میں برقی کاری بالکل اسی طریقہ کار سے ہوتی ہے) .
اگرچہ کچھ حالات میں ٹرائبل الیکٹرکسٹی ڈائی الیکٹرک میں برقی چارجز کے ناپسندیدہ جمع ہونے کا باعث بنتی ہے، جیسے کہ مصنوعی تانے بانے پر، اس کے باوجود ٹرائبل الیکٹرک اثر آج ٹھوس میں الیکٹران ٹریپس کے انرجی اسپیکٹرم کے مطالعہ کے ساتھ ساتھ معدنیات میں روشنی کے مراکز کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ، معدنیات، پتھروں کی تشکیل اور ان کی عمر کے حالات کا تعین کرنا۔
TENG triboelectric nanogenerators
پہلی نظر میں، اس عمل میں شامل الیکٹرک چارج کی کم اور غیر مستحکم کثافت کی وجہ سے ٹریبو الیکٹرک اثر توانائی کے لحاظ سے کمزور اور ناکارہ دکھائی دیتا ہے۔ تاہم، جارجیا ٹیک کے سائنسدانوں کے ایک گروپ نے اثر کی توانائی کی خصوصیات کو بہتر بنانے کا ایک طریقہ تلاش کیا ہے۔
طریقہ یہ ہے کہ نینو جنریٹر سسٹم کو سب سے زیادہ اور سب سے زیادہ مستحکم آؤٹ پٹ پاور کی سمت میں اکسایا جائے، جیسا کہ عام طور پر مقناطیسی اتیجیت والے روایتی انڈکشن جنریٹرز کے حوالے سے کیا جاتا ہے۔
اچھی طرح سے تیار کردہ نتیجے میں وولٹیج ضرب کاری اسکیموں کے ساتھ مل کر، بیرونی خود چارج حوصلہ افزائی والا نظام 1.25 mC فی مربع میٹر سے زیادہ چارج کثافت کو ظاہر کرنے کے قابل ہے۔ یاد رکھیں کہ نتیجے میں برقی طاقت دی گئی مقدار کے مربع کے متناسب ہے۔
سائنس دانوں کی ترقی مستقبل قریب میں عملی اور اعلیٰ کارکردگی والے ٹرائیبو الیکٹرک نینو جنریٹرز (TENG, TENG) کی تخلیق کے لیے ایک حقیقی امکان کھولتی ہے جو بنیادی طور پر انسانی جسم کی روزمرہ کی مکینیکل حرکات سے حاصل ہونے والی توانائی کے ساتھ پورٹیبل الیکٹرانکس کو چارج کرتی ہے۔
نینو جنریٹرز کم وزن، کم لاگت کا وعدہ کرتے ہیں، اور آپ کو ان کی تخلیق کے لیے وہ مواد منتخب کرنے کی بھی اجازت دیں گے جو 1-4 ہرٹز کے آرڈر کی کم فریکوئنسیوں پر سب سے زیادہ مؤثر طریقے سے پیدا ہوں گے۔
ایکسٹرنل چارج پمپنگ والا سرکٹ (بیرونی اتیجیت کے ساتھ انڈکشن جنریٹر کی طرح) اس وقت زیادہ امید افزا سمجھا جاتا ہے، جب پیدا ہونے والی توانائی کا کچھ حصہ جنریشن کے عمل کو سہارا دینے اور ورکنگ چارج کثافت کو بڑھانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
جیسا کہ ڈویلپرز نے تصور کیا ہے، جنریٹر کیپسیٹرز اور بیرونی کپیسیٹر کی علیحدگی سے ٹرائیبو الیکٹرک تہہ کو براہ راست متاثر کیے بغیر بیرونی الیکٹروڈز کے ذریعے پرجوش پیداوار کی اجازت ہوگی۔
پرجوش چارج مین TENG نینو جنریٹر (TENG) کے الیکٹروڈ کو فراہم کیا جاتا ہے، جبکہ چارج ایکسائٹیشن سسٹم اور مین آؤٹ پٹ لوڈ TENG آزاد نظام کے طور پر کام کرتے ہیں۔
چارج ایکسائٹیشن ماڈیول کے عقلی ڈیزائن کے ساتھ، اس میں جمع شدہ چارج کو خارج ہونے کے عمل کے دوران خود TENG کے تاثرات سے بھرا جا سکتا ہے۔ اس طرح، TENG کی خود جوش حاصل کیا جاتا ہے.
تحقیق کے دوران، سائنسدانوں نے مختلف بیرونی عوامل، جیسے: ڈائی الیکٹرک کی قسم اور موٹائی، الیکٹروڈز کے مواد، فریکوئنسی، نمی وغیرہ کے جنریشن کی کارکردگی پر اثرات کا مطالعہ کیا۔ اس مرحلے پر، TENG triboelectric تہہ میں پولیمائیڈ ڈائی الیکٹرک کپٹن فلم شامل ہے جس کی موٹائی 5 مائکرون ہے، اور الیکٹروڈز تانبے اور ایلومینیم سے بنے ہیں۔
موجودہ کامیابی یہ ہے کہ صرف 1 ہرٹز کی فریکوئنسی پر کام کرنے کے 50 سیکنڈ کے بعد، چارج کافی مؤثر طریقے سے پرجوش ہے، جس سے مستقبل قریب میں وسیع ایپلی کیشنز کے لیے مستحکم نینو جنریٹرز کی تخلیق کی امید پیدا ہوتی ہے۔
بیرونی چارج اتیجیت کے ساتھ TENG ڈھانچے میں، مرکزی جنریٹر اور آؤٹ پٹ لوڈ کیپیسیٹر کے کیپیسیٹینس کی علیحدگی تین رابطوں کو الگ کرکے اور مختلف ڈائی الیکٹرک خصوصیات والی انسولیٹنگ فلموں کا استعمال کرکے کیپیسیٹینس میں نسبتاً بڑی تبدیلی حاصل کی جاتی ہے۔
سب سے پہلے، وولٹیج کے ماخذ سے چارج مین TENG کو فراہم کیا جاتا ہے، جس کی گنجائش پر وولٹیج بنتا ہے جب کہ ڈیوائس زیادہ سے زیادہ اہلیت کی رابطے کی حالت میں ہوتی ہے۔ جیسے ہی دونوں الیکٹروڈ الگ ہوتے ہیں، وولٹیج میں کمی کی وجہ سے اضافہ ہوتا ہے اور چارج بیس کیپسیٹر سے اسٹوریج کیپسیٹر کی طرف روانہ ہوتا ہے جب تک کہ توازن کی حالت نہ آجائے۔
رابطے کی اگلی حالت میں، چارج مرکزی TENG میں واپس آجاتا ہے اور توانائی کی پیداوار میں حصہ ڈالتا ہے، جو کہ مرکزی کپیسیٹر میں فلم کے ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ جتنا زیادہ ہوگا۔ ڈیزائن وولٹیج کی سطح کو حاصل کرنا ڈائیوڈ ملٹیپلائر کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔