அறிவியல் ஆய்வுகள் காரணமாக எமது கரங்களில் தவழும் பல இலத்திரனியல் சாதனங்கள் பல உதயமாகியுள்ளன. அண்மைய வரவுகளான இயங்குதளம் கொண்ட கைத்தொலைபேசிகள், கையடக்கக் கணினிகள், கடிகாரங்கள் போன்றவை
பல சிறப்பியல்புகளை தம்முள்ளே கொண்டவையாகவும் மின்கலத்தில் இருந்து பெறப்படும் மின்சக்தியில் செயற்படுபவையாகவும் காணப்படுகின்றன.
இச்சாதனங்களின் சிறப்பியல்புகளைப் பயன்படுத்துகையில் அவை அதிகம் மின்சக்தியை நுகர்கின்றன. இந்நுகர்விற்கு ஈடுகட்டும் வகையில் மின்கலங்கள் வடிவமைக்கப்படுவது அவசியமாகும்.
இலத்திரனியல் சாதனங்கள் அளவில் சிறிதாக அமைகையிலேயே அது பயனாளர்களால் பெரிதும் விரும்பப்படுவதாக அமைகின்றது.
இச்சாதனங்களின் சிறப்பியல்புகளைப் பயன்படுத்துகையில் அவை அதிகம் மின்சக்தியை நுகர்கின்றன. இந்நுகர்விற்கு ஈடுகட்டும் வகையில் மின்கலங்கள் வடிவமைக்கப்படுவது அவசியமாகும்.
இலத்திரனியல் சாதனங்கள் அளவில் சிறிதாக அமைகையிலேயே அது பயனாளர்களால் பெரிதும் விரும்பப்படுவதாக அமைகின்றது.
எனவே, சாதனங்களின் செயற்பாட்டிற்கான மின்னை வழங்கும் வகையிலும், அதேவேளை அளவில் சிறிதாக அமைகின்ற மின்கலங்களை அமைப்பதென்பது சவால் மிக்க விடயமாக அமைகின்றது.
மேலும், அபாயமற்ற தன்மை, உற்பத்திச் செலவு மற்றும் நீடித்த பாவனை என்பவையும் மின்கலங்களைக் கட்டமைப்பதில் எதிர்பார்க்கப்படும் இயல்புகளாகும்.
மின்கலங்களால் அதிக நேரம் மின்சக்தியை வழங்கமுடியாவிட்டால், மீண்டும் மீண்டும் மின்கலங்களை மீள மின்னேற்றி பாவிக்க பயனாளர்கள் முயன்றாலும், முழுமையான மின்னேற்றம் அடைவதற்கு மின்கலங்கள் கணிசமான நேரத்தினை எடுக்கின்றன.
இது பயனாளர்களின் பொறுமையினைச் சோதிப்பதாக அமைகின்றது. எனவே, குறைவான நேரத்தில் மின்னேற்றத்தக்க மின்கலங்களைக் கட்டமைப்பது குறித்து ஆய்வாளர்கள் கவனம் செலுத்தி வருகின்றனர்.
தற்போதைய இலத்திரனியல் சாதனங்கள் அநேகமானவற்றில் லிதியம் அயன் மின்கலம் (Lithium-ion battery) பாவனையில் இருந்து வருகின்றது. இதில் பயன்படுத்தப்படும் லிதியம் (Lithium - Li) மூலகம், ஆவர்த்தன அட்டவணையில் 3 ஆம் கூட்ட மூலகமாகக் காணப்படுகின்றது.
இதே கூட்டத்தில் காணப்படும் அலுமினியம் (Aluminum - Al) மூலகத்தினைப் பயன்படுத்தி மின்கலத்தினைக் கட்டமைக்கும் சாத்தியங்கள் குறித்து அறிவியலாளர்கள் நெடுங்காலமாக முயற்சித்து வந்துள்ளனர்.
இந்த முயற்சியில் அமெரிக்காவின் ஸ்ரான்போட் பல்கலைக்கழக ஆய்வாளர்கள் வெற்றி பெற்றுள்ளதாக தெரிவித்துள்ளனர்.
இவர்களால் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ள அலுமினியம் அயன் மின்கலம் (Aluminum-ion battery) ஆனது ஒரு நிமிடத்தில் முழுமையாக மின்னேற்றப்படக்கூடியது என அறிவிக்கப்பட்டுள்ளதுடன், நீண்டகாலம் நிலைத்துச் செயற்படும் தன்மை கொண்டது எனவும் தெரிவிக்கப்படுகின்றது.
இந்த மின்கலக் கட்டமைப்பானது சுமார் ஒரு நிமிடத்தில் முழுமையான மின்னேற்றம் அடைந்து விடும் திறன் கொண்டதாகத் திகழ்கின்றது.
இதற்கு முன்னர் அலுமினிய உலோகத்தினை கொண்ட மின்கலங்கள் 100 தடவைகளான மின்னேற்ற - மின்னிறக்க சுற்றுக்கள் வரை மாத்திரமே செயற்படுவதாக அமைந்திருந்தது.
ஆனால், புதிய மின்கலமானது அண்ணளவாக 7,500 எண்ணிக்கை மின்னேற்ற - மின்னிறக்க சுற்றுக்கள் வரை தனது கொள்திறனை இழக்காது செயற்படும் செயற்படுவதும் ஆய்வாளர்களின் பரீட்சிப்பில் இருந்து அறியப்பட்டுள்ளது.
அத்துடன் மின்கல அமைப்பு வளைக்கக்கூடியதாக அமைவதால் அணியும் இலத்திரனியல் சாதனங்களில் உள்ளடக்கப்படுவது இலகுவாக அமையும்.
மின்கலங்களில் எதிர்கொள்ளப்படும் அபாய விளைவாக அதன் தீப்பற்றும் தன்மை காணப்படுகின்றது.
மின்கலம் ஏதாவது உராய்விற்கு உட்பட்டு வெப்பம் பிறப்பிக்கப்படுகையில் மின்கலம் தீப்பற்றி விடும் தன்மை கொண்டதாக அமைவது சாதனங்களைப் பாதிப்பதாக அமைகின்றது.
மேலும், அபாயமற்ற தன்மை, உற்பத்திச் செலவு மற்றும் நீடித்த பாவனை என்பவையும் மின்கலங்களைக் கட்டமைப்பதில் எதிர்பார்க்கப்படும் இயல்புகளாகும்.
மின்கலங்களால் அதிக நேரம் மின்சக்தியை வழங்கமுடியாவிட்டால், மீண்டும் மீண்டும் மின்கலங்களை மீள மின்னேற்றி பாவிக்க பயனாளர்கள் முயன்றாலும், முழுமையான மின்னேற்றம் அடைவதற்கு மின்கலங்கள் கணிசமான நேரத்தினை எடுக்கின்றன.
இது பயனாளர்களின் பொறுமையினைச் சோதிப்பதாக அமைகின்றது. எனவே, குறைவான நேரத்தில் மின்னேற்றத்தக்க மின்கலங்களைக் கட்டமைப்பது குறித்து ஆய்வாளர்கள் கவனம் செலுத்தி வருகின்றனர்.
தற்போதைய இலத்திரனியல் சாதனங்கள் அநேகமானவற்றில் லிதியம் அயன் மின்கலம் (Lithium-ion battery) பாவனையில் இருந்து வருகின்றது. இதில் பயன்படுத்தப்படும் லிதியம் (Lithium - Li) மூலகம், ஆவர்த்தன அட்டவணையில் 3 ஆம் கூட்ட மூலகமாகக் காணப்படுகின்றது.
இதே கூட்டத்தில் காணப்படும் அலுமினியம் (Aluminum - Al) மூலகத்தினைப் பயன்படுத்தி மின்கலத்தினைக் கட்டமைக்கும் சாத்தியங்கள் குறித்து அறிவியலாளர்கள் நெடுங்காலமாக முயற்சித்து வந்துள்ளனர்.
இந்த முயற்சியில் அமெரிக்காவின் ஸ்ரான்போட் பல்கலைக்கழக ஆய்வாளர்கள் வெற்றி பெற்றுள்ளதாக தெரிவித்துள்ளனர்.
இவர்களால் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ள அலுமினியம் அயன் மின்கலம் (Aluminum-ion battery) ஆனது ஒரு நிமிடத்தில் முழுமையாக மின்னேற்றப்படக்கூடியது என அறிவிக்கப்பட்டுள்ளதுடன், நீண்டகாலம் நிலைத்துச் செயற்படும் தன்மை கொண்டது எனவும் தெரிவிக்கப்படுகின்றது.
இந்த ஆய்வு தொடர்பான விபரங்கள் ஏப்ரல் 6 ஆந் திகதி வெளியான Nature அறிவியல் சஞ்சிகையில் பிரசுரமாகியுள்ளன.
ஆய்வாளர்களால் கட்டமைக்கப்பட்ட புதிய மின்கலத்தில் அனோட்டாக அலுமினிய உலோகமும் கதோட்டாக காபனின் பிறதிருப்பங்களில் ஒன்றான கிரபைற்று உம் உபயோகிக்கப்படுகின்றது.
இவற்றுடன் மின்பகுபொருளாக ஏற்றக் கரைசலான உப்புக் கரைசல் உபயோகிக்கப்படுகின்றது. இந்த உள்ளடக்கங்கள் அனைத்தும் பல்பகுதியத்தால் ஆக்கப்பட்ட உறையினுள் உரிய வகையில் உள்ளடக்கப்பட்டு புதிய மின்கலம் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.
ஆய்வாளர்களால் கட்டமைக்கப்பட்ட புதிய மின்கலத்தில் அனோட்டாக அலுமினிய உலோகமும் கதோட்டாக காபனின் பிறதிருப்பங்களில் ஒன்றான கிரபைற்று உம் உபயோகிக்கப்படுகின்றது.
இவற்றுடன் மின்பகுபொருளாக ஏற்றக் கரைசலான உப்புக் கரைசல் உபயோகிக்கப்படுகின்றது. இந்த உள்ளடக்கங்கள் அனைத்தும் பல்பகுதியத்தால் ஆக்கப்பட்ட உறையினுள் உரிய வகையில் உள்ளடக்கப்பட்டு புதிய மின்கலம் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.
இந்த மின்கலக் கட்டமைப்பானது சுமார் ஒரு நிமிடத்தில் முழுமையான மின்னேற்றம் அடைந்து விடும் திறன் கொண்டதாகத் திகழ்கின்றது.
இதற்கு முன்னர் அலுமினிய உலோகத்தினை கொண்ட மின்கலங்கள் 100 தடவைகளான மின்னேற்ற - மின்னிறக்க சுற்றுக்கள் வரை மாத்திரமே செயற்படுவதாக அமைந்திருந்தது.
ஆனால், புதிய மின்கலமானது அண்ணளவாக 7,500 எண்ணிக்கை மின்னேற்ற - மின்னிறக்க சுற்றுக்கள் வரை தனது கொள்திறனை இழக்காது செயற்படும் செயற்படுவதும் ஆய்வாளர்களின் பரீட்சிப்பில் இருந்து அறியப்பட்டுள்ளது.
அத்துடன் மின்கல அமைப்பு வளைக்கக்கூடியதாக அமைவதால் அணியும் இலத்திரனியல் சாதனங்களில் உள்ளடக்கப்படுவது இலகுவாக அமையும்.
மின்கலங்களில் எதிர்கொள்ளப்படும் அபாய விளைவாக அதன் தீப்பற்றும் தன்மை காணப்படுகின்றது.
மின்கலம் ஏதாவது உராய்விற்கு உட்பட்டு வெப்பம் பிறப்பிக்கப்படுகையில் மின்கலம் தீப்பற்றி விடும் தன்மை கொண்டதாக அமைவது சாதனங்களைப் பாதிப்பதாக அமைகின்றது.
கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ள புதிய மின்கலம் அவ்வாறான தன்மை அற்றதாகக் காணப்படுகின்றது. இதில் திரவ மின்பகுபொருள் உள்ளடக்கப்பட்டிருப்பதால் கசிவு ஏற்படுவதற்கான சாத்தியங்கள் மறுப்பதற்கில்லை.
புதிய அலுமினியம் அயன் மின்கலத்தின் நேர் மற்றும் மறை மின்வாய்களுக்கிடையே பெறக்கூடிய அழுத்த வேறுபாடு, லிதியம் அயன் மின்கலத்தினதை விட தியளவே தற்போது அடையப் பட்டுள்ளது.
இந்த அழுத்த வேறுபாட்டினை அதிகரிக்கும் முயற்சியில் ஆய்வாளர்கள் ஈடுபட்டுள்ளனர். புதிய மின்கலக் கட்டமைப்பில் காணப்படும் பிரதிகூலங்கள் நீக்கப்படும் பட்சத்தில், இம்மின்கலம் இலத்திரனியல் சாதனங்களில் இடம்பிடிக்கும் சாத்தியம் காணப்படுகின்றது.
கைத்தொலைபேசி மின்கலங்கள் மின்னேற்றம் இழந்து செயலிழந்து நிற்கையில், அதில் சேமித்த அழைப்பு இலக்கங்களைக் கூடப் பெறமுடியாத கையறு நிலையே தற்போது காணப்படுகின்றது.
எனவே, புதிய மின்கலத்தின் விரைவான மின்னேற்றம் இவ்வாறான தவிக்கும் நிலைகளை நீக்கும் என நம்பலாம்.
புதிய அலுமினியம் அயன் மின்கலத்தின் நேர் மற்றும் மறை மின்வாய்களுக்கிடையே பெறக்கூடிய அழுத்த வேறுபாடு, லிதியம் அயன் மின்கலத்தினதை விட தியளவே தற்போது அடையப் பட்டுள்ளது.
இந்த அழுத்த வேறுபாட்டினை அதிகரிக்கும் முயற்சியில் ஆய்வாளர்கள் ஈடுபட்டுள்ளனர். புதிய மின்கலக் கட்டமைப்பில் காணப்படும் பிரதிகூலங்கள் நீக்கப்படும் பட்சத்தில், இம்மின்கலம் இலத்திரனியல் சாதனங்களில் இடம்பிடிக்கும் சாத்தியம் காணப்படுகின்றது.
கைத்தொலைபேசி மின்கலங்கள் மின்னேற்றம் இழந்து செயலிழந்து நிற்கையில், அதில் சேமித்த அழைப்பு இலக்கங்களைக் கூடப் பெறமுடியாத கையறு நிலையே தற்போது காணப்படுகின்றது.
எனவே, புதிய மின்கலத்தின் விரைவான மின்னேற்றம் இவ்வாறான தவிக்கும் நிலைகளை நீக்கும் என நம்பலாம்.
