كيف استلهمت طالبة من فيلم "ديزني" تحويل الاهتزازات إلى طاقة؟
على مدار الأشهر السبعة الماضية، عملت جيونغ يون ليلي مين، الطالبة البالغة من العمر 17 عامًا، في مختبر موقّت في مرأب والديها، على تحويل الاهتزازات الصوتية في الملاعب الرياضية إلى طاقة كهربائية. استلهمت فكرتها من فيلم ديزني Monsters, Inc ودمجت فضولها مع شغفها بالعلوم والابتكار.
قبل عام ونصف، شاهدت جيونغ يون والدتها وهي تقوم بالزراعة وصنع السماد العضوي. لاحظت الحرارة الناتجة من السماد، وتساءلت عن كيفية استغلال هذه الطاقة الحرارية وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام. قادها هذا إلى استكشاف مبادئ نقل الحرارة وتحويل الطاقة من خلال تجارب مع السماد العضوي.
بعد بضعة أشهر، وجدت جيونغ يون نفسها مرّة أخرى مهتمة بطرق جديدة ومبتكرة لجمع الطاقة، إلا أنها هذه المرّة من البيئات الغنية بمستويات الضوضاء مثل الملاعب الرياضية؛ وذلك بمساعدة التأثير الكهروضغطي. يمكن لبعض الموادّ في البيئة إنتاج كميّات كبيرة من الطاقة الميكانيكية كاهتزازات أو صدمات، وهذه الطاقة غالبًا ما تكون مهدرة. ولكن مع التأثير الكهروضغطي، يمكن تحويل هذه الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية.
اختارت جيونغ يون الملعب الرياضي كموقع مناسب لمشروعها، لأنه يمثل بيئة فريدة، حيث تكون مستويات الضوضاء مرتفعة باستمرار بسبب هتافات الجماهير والإعلانات والموسيقى. لبناء نموذج يحاكي بيئة الصوت في الملعب الرياضي، قامت ببناء نموذج لملعب كرة سلة بحجم 22 بوصة × 12 بوصة، مصنوع من موادّ خفيفة الوزن مثل لوح الرغوة والبلاستيك. ثم درست أفضل المواقع في داخل النموذج لوضع المولدات الكهروضغطية من خلال دراسة ضغط الصوت بالنسبة إلى موقع السماعات.
أظهرت النماذج التي صمّمتها جيونغ يون لجمع الطاقة الكهروضغطية إنتاجاً أعلى بكثير من الجهد الكهربائي مقارنة بالأجهزة الكهروضغطية المستقلة. وأوضحت بأن تصميم النماذج، الذي يركّز الطاقة الصوتية نحو المواد الكهروضغطية، يؤدي دوراً حاسماً في زيادة الكفاءة.
أظهرت التجربة أن الأجهزة الكهروضغطية في النموذج أنتجت كميّات صغيرة نسبياً من الكهرباء، مع تفاوت في إنتاج الجهد الكهربائي حسب مستوى ضغط الصوت وموقع المولدات. على الرغم من أن الإنتاج كان منخفضاً نسبياً، فإن توسيع هذا النموذج إلى ملعب رياضي فعليّ يشير إلى وجود إمكانية للتحسين باستخدام مواد أكثر حساسية وتصميم أفضل.