മരത്തടിയില്‍നിന്ന് എന്തെല്ലാം ഉണ്ടാക്കാം? ഫര്‍ണിച്ചര്‍ എന്നാവും എളുപ്പത്തില്‍ കിട്ടുന്ന ഉത്തരം. എന്നാല്‍ യഥേഷ്ടം വളയ്ക്കാവുന്നതും ആഘാതങ്ങളെ ചെറുക്കുന്നതുമായ ത്രിമാന ബാറ്ററിയാണ് സ്റ്റാന്‍ഫോഡ് സര്‍കലാശാലയിലെ ഗവേഷകര്‍ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിരിക്കുന്നത്.
മൊബൈല്‍, ഗാര്‍ഹികോപകരണങ്ങള്‍ തുടങ്ങി ഏത് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണത്തെയും നിയന്ത്രിക്കാവുന്ന സ്മാര്‍ട്ട് വസ്ത്രങ്ങളുടെ മാതൃകകള്‍ അടുത്തിടെ ഗൂഗിള്‍ അവതരിപ്പിച്ചിരുന്നു. ഈ ദിശയില്‍ ഒട്ടേറെ മുന്നേറാന്‍ സഹായിക്കുന്നതാണ് പുതിയ പരിക്കേല്‍ക്കാത്ത ഇലാസ്റ്റിക് ബാറ്ററി. മരപള്‍പ്പില്‍നിന്ന് വേര്‍തിരിച്ചെടുത്ത സെല്ലുലോസ് നാനോകണികകള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഈ ബാറ്ററി നിര്‍മിച്ചത്.
അടുത്തിടെ മാത്രം ശക്തിപ്രാപിച്ച, ഊര്‍ജസംഭരണത്തിന് ത്രിമാനഘടനകള്‍ എന്ന ആശയത്തിന് പുതിയ ദിശാബോധം നല്‍കുന്നതാണ് ഈ കണ്ടെത്തല്‍. ലോകത്ത് ഏറ്റവും കൂടുതലായി കാണപ്പെടുന്ന ജൈവവസ്തുവാണ് സെല്ലുലോസ്. ഗ്ലൂക്കോസ് തന്മാത്രകള്‍ കൂടിച്ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ഈ ജൈവപോളിമറാണ് ചെടികള്‍ക്കും മരങ്ങള്‍ക്കും ബലംകൊടുക്കുന്നത്. നമ്മുടെ ഭക്ഷണത്തില്‍ അടങ്ങിയ അന്നജത്തിന്റെ ഘടനയോട് സാമ്യമുള്ള സെല്ലുലോസിനെ ദഹിപ്പിക്കാന്‍ പക്ഷേ നമ്മുടെ ദഹനവ്യവസ്ഥയ്ക്ക് കഴിയില്ല. വിവിധ നാരുകളുടെയും പരുത്തിത്തുണിയുടെയും കടലാസിന്റെയും മുഖ്യഘടകവും സെല്ലുലോസ്തന്നെ.
പെട്രോളിയം ഉല്‍പ്പന്നങ്ങളില്‍നിന്നു നിര്‍മിക്കുന്ന, നശിച്ചുപോകാതെ പാരിസ്ഥിതികപ്രശ്നങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്ന കൃത്രിമ പോളിമറുകള്‍ ഒഴിവാക്കി ജൈവപോളിമറുകളിലെക്ക് മാറാനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ അടുത്തകാലത്ത് വ്യാപകമാണ്. ഇവിടെയാണ് സെല്ലുലോസിന്റെ പ്രസക്തിയും. ഒരിക്കലും തീര്‍ന്നുപോകാത്ത സ്രോതസ്സാണെന്നതിനു പുറമെ ഉയര്‍ന്ന ബലവും കടുപ്പവും, താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ചെലവും കൃത്രിമ പോളിമറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് സെല്ലുലോസിന്റെ ഗുണങ്ങളാണ്. ധാരാളം ഹൈഡ്രോക്സില്‍ ഗ്രൂപ്പുകള്‍ ഉണ്ടെങ്കിലും ഇതിന്റെ രാസപ്രവര്‍ത്തനശേഷി വളരെ കുറവാണ്.
ആസിഡുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് വളരെ എളുപ്പത്തില്‍ നാനോകണികകളാക്കി മാറ്റാന്‍കഴിയും എന്നതും സെല്ലുലോസിനെ ആകര്‍ഷകമാക്കുന്നു. സെല്ലുലോസ് നാനോകണികകളും പോളിമറുകളും ചേര്‍ത്തുണ്ടാക്കുന്ന കോംപോസിറ്റുകള്‍ മെഡിക്കല്‍ ഉപകരണങ്ങള്‍മുതല്‍ ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങള്‍വരെ വിവിധ മേഖലകളില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സാനിറ്ററി പാഡുകള്‍, ഗുളികകള്‍, ഡയാലിസിസ് ട്യൂബുകള്‍, കൃത്രിമ തൊലി, വിവിധ സൗന്ദര്യവര്‍ധകവസ്തുക്കള്‍ എന്നിവയിലെല്ലാം പല രൂപത്തില്‍ സെല്ലുലോസ് ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. ജെല്‍രൂപത്തിലുള്ള ലായനിയില്‍നിന്ന് ദ്രാവകാംശം നീക്കംചെയ്താണ് എയറോ ജെല്ലുകള്‍ നിര്‍മിക്കുന്നത്. ഇതില്‍ ധാരാളം വായുഅറകള്‍ ഉണ്ടാകും. സാന്ദ്രത തീരെ കുറവാണെങ്കിലും വളരെയധികം ഭാരം താങ്ങാനും ആഘാതങ്ങള്‍ ചെറുത്ത് പൂര്‍വരൂപത്തിലേക്കു മാറാനും കഴിയും.
ഗാഡ്ജെറ്റുകളുടെ വലുപ്പം കുറയ്ക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങളുടെ ഭാഗമായാണ് ത്രിമാന ബാറ്ററികള്‍ എന്ന ആശയം ശക്തിപ്രാപിക്കുന്നത്. കുറഞ്ഞസ്ഥലത്ത് കൂടുതല്‍ ഊര്‍ജം സംഭരിക്കാന്‍ ത്രിമാനഘടന സഹായിക്കും. അതിനാല്‍ ഒറ്റചാര്‍ജിങ്ങില്‍ കൂടുതല്‍ സമയം പ്രവര്‍ത്തിക്കാനും കഴിയും. പക്ഷേ ഇതിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന എച്ചിങ്, 3ഉ പ്രിന്റിങ് തുടങ്ങിയ രീതികള്‍ക്ക് തൃപ്തികരമായ ഫലങ്ങള്‍ നല്‍കാന്‍ സാധിച്ചിട്ടില്ല. സെല്ലുലോസ് എയറോ ജെല്ലുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് പുതിയ ത്രിമാന ബാറ്ററി തയ്യാറാക്കിയിരിക്കുന്നത്. മരപള്‍പ്പില്‍നിന്ന് വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് നാനോ കണികകളെ ഫ്രീസ് ഡ്രൈയിങ് എന്ന രീതി ഉപയോഗിച്ച് ഫോം രൂപത്തിലാക്കുന്നു.
ലായനികളെ തണുപ്പിച്ച് ഖരരൂപത്തിലാക്കി അതില്‍നിന്ന് ലായകം മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഫ്രീസ് ഡ്രൈയിങ്. നാനോ കണികകള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാന്‍ വ്യാപകമായി ഈ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. ഫോം രൂപത്തിലുള്ള ഈ എയറോ ജെല്ലിനെ രാസപ്രക്രിയയിലൂടെ ശക്തിപ്പെടുത്തിയശേഷം വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുന്നതിനായി കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബ് പൂശുന്നു. ബലമുള്ളതും അതേസമയം കനംകുറഞ്ഞതും മൃദുലവുമാകും ഇങ്ങനെ കിട്ടുന്ന എയറോ ജെല്‍. ബലം പ്രയോഗിച്ച് 75% വ്യാപ്തംകുറച്ചാലും ബാറ്ററി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. കൂടാതെ 400 തവണ ബാറ്ററി റീചാര്‍ജ് ചെയ്യാനും സാധിച്ചു.
ഇത് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളില്‍ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത ഉറപ്പുവരുത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഈ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വിജയിച്ചാല്‍ ഒറ്റചാര്‍ജിങ്ങില്‍ കൂടുതല്‍ ദൂരം സഞ്ചരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രിക് കാറുകളും സ്മാര്‍ട്ട് ഫോണ്‍ ചാര്‍ജ്ചെയ്യാവുന്ന വസ്ത്രങ്ങളുമൊക്കെ യാഥാര്‍ഥ്യമായേക്കാം.
അടുത്തിടെ മാത്രം ശക്തിപ്രാപിച്ച, ഊര്‍ജസംഭരണത്തിന് ത്രിമാനഘടനകള്‍ എന്ന ആശയത്തിന് പുതിയ ദിശാബോധം നല്‍കുന്നതാണ് ഈ കണ്ടെത്തല്‍. ലോകത്ത് ഏറ്റവും കൂടുതലായി കാണപ്പെടുന്ന ജൈവവസ്തുവാണ് സെല്ലുലോസ്. ഗ്ലൂക്കോസ് തന്മാത്രകള്‍ കൂടിച്ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ഈ ജൈവപോളിമറാണ് ചെടികള്‍ക്കും മരങ്ങള്‍ക്കും ബലംകൊടുക്കുന്നത്. നമ്മുടെ ഭക്ഷണത്തില്‍ അടങ്ങിയ അന്നജത്തിന്റെ ഘടനയോട് സാമ്യമുള്ള സെല്ലുലോസിനെ ദഹിപ്പിക്കാന്‍ പക്ഷേ നമ്മുടെ ദഹനവ്യവസ്ഥയ്ക്ക് കഴിയില്ല. വിവിധ നാരുകളുടെയും പരുത്തിത്തുണിയുടെയും കടലാസിന്റെയും മുഖ്യഘടകവും സെല്ലുലോസ്തന്നെ.
പെട്രോളിയം ഉല്‍പ്പന്നങ്ങളില്‍നിന്നു നിര്‍മിക്കുന്ന, നശിച്ചുപോകാതെ പാരിസ്ഥിതികപ്രശ്നങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്ന കൃത്രിമ പോളിമറുകള്‍ ഒഴിവാക്കി ജൈവപോളിമറുകളിലെക്ക് മാറാനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ അടുത്തകാലത്ത് വ്യാപകമാണ്. ഇവിടെയാണ് സെല്ലുലോസിന്റെ പ്രസക്തിയും. ഒരിക്കലും തീര്‍ന്നുപോകാത്ത സ്രോതസ്സാണെന്നതിനു പുറമെ ഉയര്‍ന്ന ബലവും കടുപ്പവും, താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ചെലവും കൃത്രിമ പോളിമറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് സെല്ലുലോസിന്റെ ഗുണങ്ങളാണ്. ധാരാളം ഹൈഡ്രോക്സില്‍ ഗ്രൂപ്പുകള്‍ ഉണ്ടെങ്കിലും ഇതിന്റെ രാസപ്രവര്‍ത്തനശേഷി വളരെ കുറവാണ്.
ആസിഡുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് വളരെ എളുപ്പത്തില്‍ നാനോകണികകളാക്കി മാറ്റാന്‍കഴിയും എന്നതും സെല്ലുലോസിനെ ആകര്‍ഷകമാക്കുന്നു. സെല്ലുലോസ് നാനോകണികകളും പോളിമറുകളും ചേര്‍ത്തുണ്ടാക്കുന്ന കോംപോസിറ്റുകള്‍ മെഡിക്കല്‍ ഉപകരണങ്ങള്‍മുതല്‍ ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങള്‍വരെ വിവിധ മേഖലകളില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സാനിറ്ററി പാഡുകള്‍, ഗുളികകള്‍, ഡയാലിസിസ് ട്യൂബുകള്‍, കൃത്രിമ തൊലി, വിവിധ സൗന്ദര്യവര്‍ധകവസ്തുക്കള്‍ എന്നിവയിലെല്ലാം പല രൂപത്തില്‍ സെല്ലുലോസ് ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. ജെല്‍രൂപത്തിലുള്ള ലായനിയില്‍നിന്ന് ദ്രാവകാംശം നീക്കംചെയ്താണ് എയറോ ജെല്ലുകള്‍ നിര്‍മിക്കുന്നത്. ഇതില്‍ ധാരാളം വായുഅറകള്‍ ഉണ്ടാകും. സാന്ദ്രത തീരെ കുറവാണെങ്കിലും വളരെയധികം ഭാരം താങ്ങാനും ആഘാതങ്ങള്‍ ചെറുത്ത് പൂര്‍വരൂപത്തിലേക്കു മാറാനും കഴിയും.
ഗാഡ്ജെറ്റുകളുടെ വലുപ്പം കുറയ്ക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങളുടെ ഭാഗമായാണ് ത്രിമാന ബാറ്ററികള്‍ എന്ന ആശയം ശക്തിപ്രാപിക്കുന്നത്. കുറഞ്ഞസ്ഥലത്ത് കൂടുതല്‍ ഊര്‍ജം സംഭരിക്കാന്‍ ത്രിമാനഘടന സഹായിക്കും. അതിനാല്‍ ഒറ്റചാര്‍ജിങ്ങില്‍ കൂടുതല്‍ സമയം പ്രവര്‍ത്തിക്കാനും കഴിയും. പക്ഷേ ഇതിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന എച്ചിങ്, 3ഉ പ്രിന്റിങ് തുടങ്ങിയ രീതികള്‍ക്ക് തൃപ്തികരമായ ഫലങ്ങള്‍ നല്‍കാന്‍ സാധിച്ചിട്ടില്ല. സെല്ലുലോസ് എയറോ ജെല്ലുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് പുതിയ ത്രിമാന ബാറ്ററി തയ്യാറാക്കിയിരിക്കുന്നത്. മരപള്‍പ്പില്‍നിന്ന് വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് നാനോ കണികകളെ ഫ്രീസ് ഡ്രൈയിങ് എന്ന രീതി ഉപയോഗിച്ച് ഫോം രൂപത്തിലാക്കുന്നു.
ലായനികളെ തണുപ്പിച്ച് ഖരരൂപത്തിലാക്കി അതില്‍നിന്ന് ലായകം മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഫ്രീസ് ഡ്രൈയിങ്. നാനോ കണികകള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാന്‍ വ്യാപകമായി ഈ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. ഫോം രൂപത്തിലുള്ള ഈ എയറോ ജെല്ലിനെ രാസപ്രക്രിയയിലൂടെ ശക്തിപ്പെടുത്തിയശേഷം വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുന്നതിനായി കാര്‍ബണ്‍ നാനോട്യൂബ് പൂശുന്നു. ബലമുള്ളതും അതേസമയം കനംകുറഞ്ഞതും മൃദുലവുമാകും ഇങ്ങനെ കിട്ടുന്ന എയറോ ജെല്‍. ബലം പ്രയോഗിച്ച് 75% വ്യാപ്തംകുറച്ചാലും ബാറ്ററി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. കൂടാതെ 400 തവണ ബാറ്ററി റീചാര്‍ജ് ചെയ്യാനും സാധിച്ചു.
ഇത് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളില്‍ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത ഉറപ്പുവരുത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഈ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വിജയിച്ചാല്‍ ഒറ്റചാര്‍ജിങ്ങില്‍ കൂടുതല്‍ ദൂരം സഞ്ചരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രിക് കാറുകളും സ്മാര്‍ട്ട് ഫോണ്‍ ചാര്‍ജ്ചെയ്യാവുന്ന വസ്ത്രങ്ങളുമൊക്കെ യാഥാര്‍ഥ്യമായേക്കാം.
അവലംബം : http://www.nature.com/ncomms/2015/150529/ncomms8259/full/ncomms8259.html
(സംഗീത ചേനംപുല്ലി | ദേശാഭിമാനി കിളിവാതില്‍)
(സംഗീത ചേനംപുല്ലി | ദേശാഭിമാനി കിളിവാതില്‍)
Facebook
Twitter
Google+
Rss Feed
