Vật liệu thông minh - Gốm áp điện
Vật liệu gốm áp điện đã được các nhà khoa học bắt đầu sử dụng từ thế kỷ XVIII, và ngày nay do nhu cầu đa dạng hóa các lĩnh vực đời sống cần sử dụng gốm áp điện nên các nhà sản xuất cũng cho ra những sản phẩm phong phú cung ứng cho thị trường trên các lĩnh vực kinh tế, khoa học kỹ thuật, quân sự… Thành phần chủ yếu của gốm áp điện gồm oxit chì, oxit ziriconi và oxit titan, có thể thêm vào một số phụ gia khác để cho ra những sản phẩm gốm áp điện ưu việt hơn.
Tại trường Đại học Lancaster (Anh), nhóm nhà khoa học do Giáo sư Mohamed Saafi dẫn đầu tiến hành tìm kiếm và phát triển vật liệu khi trộn chung với nhựa đường có thể biến đổi những rung động của chiếc xe chạy trên đường thành điện năng, đã phát triển gốm áp điện “piezoelectric” có tính áp điện cao. Với kết quả đã được qua thử nghiệm, các nhà khoa học cho biết, gốm áp điện “piezoelectric” có thể tạo ra được hơn 1-2MW/h trong điều kiện lưu lượng xe lưu thông bình thường (khoảng từ 2.000-3.000 xe /1 giờ).
Sau khi công bố quyết định thử nghiệm đối với loại gốm áp điện trên, không ít người đã tỏ ý nghi ngờ về vấn đề khả thi của dự án, rằng có thể gốm áp điện sẽ làm giảm ma sát của mặt đường khiến cho con đường không còn an toàn như bình thường được nữa. Tuy nhiên, Giáo sư Mohamed Saafi khẳng định: “Chúng tôi sẽ phát triển những chất liệu mới làm những con đường thông minh trong tương lai, để tận dụng hiệu ứng áp điện do xe cộ chạy qua sẽ tạo nên sức nén trên bề mặt con đường, sản sinh ra điện áp. Các vật liệu này cần phải chịu được áp lực lớn và đồng thời phải cân đối giữa chi phí với mức năng lượng chúng sinh ra”.
Lợi ích kép
Nghiên cứu trên của các nhà khoa học Đại học Lancaster một phần sẽ mang lại cho chúng ta môi trường sống trong lành hơn khi giảm tối đa lượng khói bụi từ xe cộ lưu thông, bởi gốm áp điện được trộn với nhựa đường sẽ làm cho bề mặt con đường không còn bụi, kết dính chặt, bền hơn, giúp các xe qua lại an toàn hơn. Ngoài ra, “hệ thống của chúng tôi phát triển sau đó sẽ được biến đổi từ cơ năng sang điện năng cung cấp cho hệ thống đèn đường, đèn giao thông, và các trạm sạc pin cho xe điện, hoặc cung cấp một số các tiện ích khác như camera trực tiếp theo dõi sát sao lượng xe lưu thông qua”, Giáo sư Saafi nói.
Lợi ích khác mà dự án này mang lại là tiết kiệm tiền thuế. Nếu bình thường khoảng 2.000-3.000 xe lưu thông qua con đường trong 1 giờ trên 1km, mặt đường sẽ thu lại từ 1-2 MW điện, tương đương với mức tiêu thụ cần thiết của từ 2.000-4.000 bóng đèn đường hoạt động. Hiện, chi phí điện thắp sáng ở Anh là khoảng 20 USD/kWh, nên chi phí thắp sáng cho từ 2.000-4.000 bóng đèn đường sẽ tốn khoảng từ 2.400 USD - gần 5.000 USD/ngày. Trong khi đó, chi phí lắp đặt và vận hành công nghệ mới này chỉ bằng khoảng 20% số tiền trên.
Khi công nghệ trên của các nhà khoa học Lancaster được phát triển thành công, nó sẽ được áp dụng trên nhiều con đường ở Anh và một số quốc gia châu Âu. Nghiên cứu này là một phần trong dự án SAFEUP, được tài trợ bởi Quỹ Horizon 2020 của Ủy ban châu Âu (EC) và dẫn đầu là các nhà khoa học của Đại học Bologna (Italy).