सर्च-रिसर्च :  निर्मिती स्मार्ट विटांची !

बांधकाम क्षेत्रात विटांना महत्त्व असते. विटांसाठी वापरलेल्या मातीत निसर्गतः आयर्न ऑक्‍साईडसारख्या लाल रंगाच्या लोहाची संयुगे असतात. गंज दिसतो, तसाच हा विटकरी रंग दिसतो. विटा सच्छिद्र असतात. प्रत्येक छिद्राच्या भोवताली आयर्न ऑक्‍साईडचे आवरण असते. विटांच्या अंतर्बाह्य रचनेत असंख्य छिद्रे तयार झालेली असतात. त्यामुळे विटेचे वस्तुमान तेच राहते, पण अंतर्बाह्य पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ प्रचंड प्रमाणात वाढते. विटांच्या संदर्भातील ही दुर्लक्षित बाब वॉशिंग्टन युनिव्हर्सिटीमधील संशोधक ज्युलिओ डीआर्सी यांनी लक्षात घेतली. एखाद्या वीजवाहक पॉलिमरचा पातळ थर विटांच्या आतील सूक्ष्म छिद्रांना देता आला तर त्याचा वेगळाच उपयोग करून घेता येईल, असा विचार त्यांनी केला. 

देशभरातील इतर बातम्या वाचण्यासाठी येथे क्लिक करा

प्लॅस्टिकमधून वीजवहन होत नाही. पण त्यांनी पेडोट नामक वीजवाहक पॉलिमर तयार केले. त्याचे रासायनिक नाव आहे - पॉलिस्टायरिन सल्फोनेट. कोणत्याही पृष्ठभागावर त्याचा थर पसरला तर तो भाग वीजवाहक होतो. या पॉलिमरच्या नॅनोकणांनी तयार झालेल्या सूक्ष्म तंतूचा विटांच्या अंतर्गत असणाऱ्या छिद्रांवर थर बसवण्यात त्यांना यश आले. पॉलिमर तयार होण्यासाठी आयर्न ऑक्‍साईड सहायक (उत्प्रेरक) म्हणूनही उपयुक्त असते. विटांच्या आतील पॉलिमेरायझेशन (बहुलिकीकरण)ची प्रक्रिया १६० अंश सेल्सिअसला पूर्ण होते. नॅनोकणांचे सूक्ष्म तंतू विटांच्या अंतर्गत छिद्रांमध्ये सहज प्रवेश करतात. या रचनेला आयॉन-स्पंज म्हणतात. यात वीज साठवली जाते आणि वीजवहनदेखील होते. या विटांना ‘स्मार्ट विटा’ म्हणतात. या विटा तयार करण्यासाठी नेहमीच्या विटा चालतात. वीज साठवणाऱ्या या विटांची जडणघडण करताना सतत चाचणी करणे आवश्‍यक होते. त्यासाठी हिरव्या रंगाचा एलइडी दिवा विटांना जोडून तो प्रकाशित होतोय की नाही हे तपासले जायचे. ‘नेचर कम्युनिकेशन्स’ नियतकालिकात हे निष्कर्ष नुकतेच प्रकाशित झाले आहेत.   

ताज्या बातम्यांसाठी डाऊनलोड करा ई-सकाळचे ऍप

पाणी टाकीमध्ये सहज साठवून गरजेनुसार वापरता येते. विजेचे तसे नाही. वीजनिर्मिती जास्त झाली तर साठवता येत नाही. संशोधकांनी खास पद्धतीने बनवलेल्या विटांमध्ये बऱ्यापैकी वीज साठवून ठेवता येते. बॅटरीमध्ये वीज थोड्या प्रमाणात साठवता येते. ज्यात वीज साठवता येते अशा इलेक्‍ट्रॉनिक घटकाला कपॅसिटर म्हणतात. संशोधकांनी तयार केलेल्या स्मार्ट विटांना सुपर कपॅसिटर म्हणतात. विद्युतभारित अशा पन्नास विटांमध्ये निदान पाच तास घराची एक खोली प्रकाशित करून ठेवता येईल एवढी वीज साठवून ठेवता येईल. ही क्षमता कमी आहे, पण अजून वाढवण्याचे प्रयत्न केले जात आहेत. आपण रिचार्जेबल बॅटरी वापरतो त्याचप्रमाणे या विटा हजारो वेळा वेगाने पुनर्रभारित करता येतील. त्यासाठी घरांच्या छपरावर सौर पॅनेलची योजना केली तर सूर्यप्रकाशातील ऊर्जा वापरून स्मार्ट विटा सतत विद्युतभारित करता येतील. मात्र भरपूर वीजनिर्मिती होण्यासाठी अजून प्रयोग करावे लागतील. यश मिळाले तर विटा म्हणजे वरदानच  ठरतील.

वीज साठवण्यासाठी सुपर कपॅसिटर तयार करण्यासाठी हैदराबादच्या ‘इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्‍नॉलॉजी’मधील संशोधकांनी पर्यावरण-अनुकूल पद्धतीचा प्रयोग केला आहे. त्यांनी मक्‍याच्या पिठातील कोंड्याचा वापर केला. यासाठी बायोमास (कोंड्या)पासून ॲक्‍टिव्हेटेड (सक्रिय) कार्बन तयार केला जातो. त्यावर पोटॅशियम हायड्रॉक्‍साइड आणि अन्य रसायनांचा उपयोग करून दर्जेदार सुपर कपॅसिटर बनवता आले. ते उच्च विद्युतदाबात कार्य करू शकतात. नारळाच्या करवंटीपासूनही सक्रिय कार्बन बनवता येतो. अशा एक ग्रॅम कार्बनच्या भुकटीपासून मिळणाऱ्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ १४०० चौरस मीटर इतके मोठे असते. भावीकाळात कृषी क्षेत्रातील वाया गेलेल्या टाकाऊ पदार्थांचा उपयोग करता आला तर प्रदूषणही कमी होईल आणि दर्जेदार विद्युत उपकरणे तयार करता येतील.