ஒவ்வொரு ஆண்டும், உலகம் முழுவதும் பில்லியன் கணக்கான சிகரெட் துண்டுகள் நிராகரிக்கப்படுகின்றன. பலர் தெருக்களிலும், கடற்கரைகளிலும், ஆறுகளிலும் சிதறி, பல ஆண்டுகளாக அமர்ந்து, மெதுவாக நச்சு இரசாயனங்களை கசியவிடுகிறார்கள். இது இருந்தபோதிலும், பொருள் குறிப்பாக கவர்ச்சியானது அல்ல. பெரும்பாலான சிகரெட் துண்டுகள் தாவர அடிப்படையிலான பாலிமர்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன, இது ஏற்கனவே தொழில்துறை கார்பன் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களைப் போன்றது. இது மிகவும் பொதுவான மற்றும் மிகவும் சிக்கலான ஒன்றை புறக்கணிப்பதற்கு பதிலாக மீண்டும் பயன்படுத்த முடியுமா என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆச்சரியப்படுவதற்கு வழிவகுத்தது.இந்த ஆய்வில், “அதிக செயல்திறன் கொண்ட ஆற்றல்-சேமிப்பு பயன்பாட்டிற்காக கழிவு சிகரெட் துண்டுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட N,O இணை-டோப் செய்யப்பட்ட படிநிலை நானோபோரஸ் பயோசார்”, விஞ்ஞானிகள் சிகரெட் துண்டுகளை குப்பைகளாக அல்ல, மாறாக மூலப்பொருளாகப் பார்த்தார்கள். யோசனை எளிமையாக இருந்தது. இந்தக் கழிவுகளில் ஏற்கனவே கார்பன் நிறைந்த பாலிமர்கள் இருந்தால், அவை சுற்றுச்சூழல் சுமையாக இருக்காமல் பயனுள்ள ஒன்றாக மாற்றியமைக்கப்படலாம்.தலைப்பு சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள். அவை அடிப்படையில் ஆற்றல் சேமிப்பு அலகுகள், அவை பல வழிகளில் பாரம்பரிய பேட்டரிகளிலிருந்து வேறுபடுகின்றன. உதாரணமாக, அவை ஒரு ஃபிளாஷில் சார்ஜ் செய்யப்படலாம், அதிக விகிதத்தில் ஆற்றலை வழங்கலாம் மற்றும் பொதுவாக நீண்ட சேவை வாழ்க்கை இருக்கும். சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் முதன்மையாக மின்முனை பரப்புகளில் ஆற்றலைக் குவிக்கின்றன; எனவே, பொருளின் வேதியியல் ஒப்பனையை விட பொருளின் உருவவியல் ஒரு பெரிய பாத்திரத்தை வகிக்கிறது.
சிகரெட் துண்டுகள் கழிவுகள் வேகமான ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான திறவுகோலை வைத்திருக்கலாம்
சிகரெட் துண்டுகள் பெரும்பாலும் செல்லுலோஸ் மற்றும் செல்லுலோஸ் அசிடேட்டிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன, இவை இரண்டும் தாவரப் பொருட்களிலிருந்து பெறப்படுகின்றன. சொந்தமாக, இந்த பொருட்கள் அடர்த்தியான மற்றும் கச்சிதமானவை, அவை ஆற்றல் சேமிப்புக்கு மோசமாக பொருந்துகின்றன. மின் கட்டணம் குவிக்க போதுமான உள் மேற்பரப்பு இல்லை.அதை மாற்ற, ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு-படி வெப்பமாக்கல் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தினர். முதல் படி அதன் ஒட்டுமொத்த வடிவத்தை பாதுகாக்கும் அதே வேளையில் கழிவுகளை ஓரளவு கார்பனாக மாற்றியது. இரண்டாவது படி கட்டமைப்பைத் திறந்து, பொருள் முழுவதும் மிகச் சிறிய துளைகளின் வலையமைப்பை உருவாக்குகிறது. இந்த துளைகள் தான் ஆற்றல் இறுதியில் சேமிக்கப்படுகிறது.இந்த செயல்முறையின் மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட மிகவும் பயனுள்ள மாதிரியானது வழக்கத்திற்கு மாறாக பெரிய உள் பரப்பளவைக் கொண்டிருந்தது. நடைமுறையில், ஒரு கிராம் பொருளில் பல டென்னிஸ் மைதானங்களுடன் ஒப்பிடக்கூடிய மேற்பரப்பு உள்ளது. அந்த அளவு முக்கியமானது, ஏனென்றால் அதிக மேற்பரப்பு என்பது சார்ஜ் கட்டுவதற்கு அதிக இடத்தைக் குறிக்கிறது.அளவு போலவே கட்டமைப்பும் முக்கியமானதாக மாறியது. சார்ஜ் செய்யும் மிகச் சிறிய துளைகளுடன், அயனிகளை மேலும் சுதந்திரமாக உள்ளேயும் வெளியேயும் செல்ல அனுமதிக்கும் பரந்த சேனல்கள் இருந்தன. இந்த கலவையானது பொருள் சேமிப்பக திறனை இழக்காமல் விரைவாக பதிலளிக்க உதவியது.சிறிய அளவு நைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனும் கார்பனில் தங்கியுள்ளது. இந்த அணுக்கள் மேற்பரப்பு எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை நுட்பமாக மாற்றி, எலக்ட்ரோலைட் பரவுவதை எளிதாக்குகிறது மற்றும் மின் தொடர்பை மேம்படுத்துகிறது. விளைவு வியத்தகு முறையில் இல்லை, ஆனால் இது ஒட்டுமொத்த செயல்திறனுடன் சேர்த்தது.
சோதனைகளின் போது 10,000 முறை சார்ஜ் செய்யப்பட்டு டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட்டது
சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்குள் சோதிக்கப்பட்டபோது, சிகரெட்-பட்-பெறப்பட்ட கார்பன் தொடர்ந்து சிறப்பாக செயல்பட்டது. 10,000 முறை சார்ஜ் செய்யப்பட்டு டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பிறகும், அதிக அளவு சார்ஜ் சேமித்து, சீரழிவின் சிறிய அறிகுறியைக் காட்டியது. நீண்ட காலத்திற்கு தொடர்ந்து செயல்பட வடிவமைக்கப்பட்ட சாதனங்களுக்கு அந்த வகையான சகிப்புத்தன்மை அவசியம்.ஒரு முழு சூப்பர் கேபாசிட்டரில் இணைக்கப்பட்டபோது, வணிக ரீதியாக செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் மூலம் அடையப்பட்டதைப் போன்ற ஆற்றல் மற்றும் ஆற்றல் நிலைகளை பொருள் வழங்கியது. இது குறிப்பிடத்தக்கது, ஏனெனில் இது பதிவுகளை முறியடிப்பதால் அல்ல, மாறாக இது வழக்கத்திற்கு மாறான மற்றும் சிக்கல் நிறைந்த கழிவு மூலத்தைப் பயன்படுத்தி நன்கு தெரிந்த செயல்திறன் வரையறைகளை அடைவதால்.
ஏன் இந்த ஆராய்ச்சி முக்கியமானது
இந்த வேலையின் முக்கியத்துவம் ஒரு செயல்திறன் எண்ணிக்கையில் குறைவாகவும் அது நிரூபிக்கும் விஷயங்களில் அதிகமாகவும் உள்ளது. பொதுவாக ஒரு தொல்லையாகக் கருதப்படும் ஒரு கழிவுப் பொருள் செயல்பாட்டு மற்றும் மதிப்புமிக்க ஒன்றாக மாற்றப்படும்.சிகரெட் துண்டுகள் எல்லா இடங்களிலும் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன, பெரிய அளவில், நிர்வகிக்க கடினமாக உள்ளது. அவற்றுக்கான பயன்பாட்டைக் கண்டறிவது, அவை எவ்வாறு கட்டமைக்கப்படுகின்றன என்பதை மாற்றுகிறது, நிலையான குப்பையிலிருந்து சாத்தியமான வளத்திற்கு.இன்னும் விரிவாக, இந்த ஆய்வு பொருள் அறிவியலில் வளர்ந்து வரும் யோசனையை பிரதிபலிக்கிறது. பல வகையான கழிவுகள் ஏற்கனவே பயனுள்ள கட்டுமானத் தொகுதிகளைக் கொண்டுள்ளன. சரியான செயலாக்கத்துடன், அவை மாசுபாட்டைக் குறைக்கும் மற்றும் தூய்மையான ஆற்றல் அமைப்புகளை ஆதரிக்கும் தொழில்நுட்பங்களுக்குத் திருப்பிவிடப்படலாம்.எளிமையான சொற்களில், குப்பையின் மிகவும் பொதுவான வடிவங்களில் ஒன்றை, ஆற்றலை திறமையாகச் சேமிக்க உதவும் ஒரு பொருளாக மீண்டும் உருவாக்க முடியும் என்பதை இந்த ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது, கழிவு மற்றும் தொழில்நுட்பம் எவ்வாறு வெட்டுகின்றன என்பதில் அமைதியான ஆனால் அர்த்தமுள்ள மாற்றத்தை வழங்குகிறது.
