Loại thiết bị mới khai thác năng lượng dư thừa từ chuyển động của con người.
Các nhà khoa học thuộc Đại học Vanderbilt, Hoa Kỳ vừa tạo ra một loại vật liệu thu thập năng lượng cực nhỏ có thể trích xuất năng lượng từ chuyển động của con người.
Sản phẩm có thể được đặt trong các lớp vải quần áo để nạp năng lượng khi chúng ta di chuyển hàng ngày. Lượng điện thu về có thể được sử dụng để sạc điện thoại thông minh, máy tính bảng hay các thiết bị điện tử cá nhân khác.
Cary Pint – nhà nghiên cứu của dự án, cho biết: "Trong tương lai, tôi hy vọng rằng tất cả chúng ta sẽ tự sạc điện được cho các thiết bị cá nhân của mình bằng cách thu năng lượng trực tiếp trong khi di chuyển”.
Trước đây, đã có rất nhiều nghiên cứu được tiến hành nhằm mục đích thu hoạch các nguồn năng lượng có sẵn xung quanh như trích xuất năng lượng từ rung động và biến dạng; kéo năng lượng từ các biến đổi nhiệt độ, hay thu năng lượng từ ánh sáng, sóng vô tuyến và các dạng bức xạ khác...
Tuy nhiên, một nguồn năng lượng có giá trị cao đã bị bỏ qua, đó là năng lượng dư thừa từ chuyển động của con người. Mặc dù, một số nhà khoa học đã tạo ra được một số loại vật liệu, song chúng chỉ có thể hoạt động tốt với tần số hơn 100 lần/giây mà phần lớn chuyển động của người bình thường không thể đạt đến vận tốc này.
Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm trên sản phẩm mẫu.
Với độ dày chỉ bằng 1/5000 lần một sợi tóc, thiết bị mới có thể trích xuất năng lượng ngay cả khi chúng ta di chuyển rất nhẹ nhàng và chậm rãi.
"Khi so với các vật liệu khác, vật liệu này sở hữu 2 ưu thế cơ bản: một là độ dày, hai là độ nhạy", Pint nói, "Nguyên liệu này mỏng và nhỏ đến mức có thể được gắn vào các lớp chỉ mà không làm ảnh hưởng đến cảm giác của vải. Đáng chú ý, nó có thể lấy năng lượng từ các chuyển động chậm hơn 10 Hertz (10 lần /giây), tương ứng với chuyển động của con người".
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học sử dụng graphene và 2 lớp phốt pho đen - loại vật liệu luôn hấp dẫn các nhà công nghệ nano vì các tính chất điện quang học và điện hóa của nó.
Máy thu hoạch năng lượng được tạo ra bằng cách đưa graphene (một chất điện phân) giữa hai điện cực phốt pho đen giống hệt nhau. Các điện cực được tạo ra thông qua quá trình hóa học khi lớp phốt pho đen tương tác với chất điện phân này.
Kết hợp với nhau, vật liệu 2D có khả năng uốn cong và tạo ra năng lượng.
Thiết kế nguyên mẫu của nhóm có thể sản sinh năng lượng từ các chuyển động dưới 10 Hertz (10 chuyển động /giây) và thậm chí là 0,01 hertz (1 chuyển động/ 100 giây).
Khi được hỏi về độ an toàn của vật liệu, Pint tự tin cho rằng người dùng sẽ không bao giờ thấy thiết bị này bị chập, dẫn tới cháy nổ như nhiều sản phẩm điện khác.
Pint nói thêm: “Các loại pin thường bị cháy khi điện cực dương và âm của thiệt bị bị tiêu hao; ở loại vật liệu mới này, vì có 2 điện cực giống hệt nhau nên quá trình tiêu hao chỉ ảnh hưởng đến khả năng sản xuất điện”.
Trong tương lại, nhóm sẽ tiếp tục cải thiện để tăng khả năng trích xuất điện từ thiết bị bởi ở thời điểm hiện tại, thiết bị mới này thu được điện áp tương đối thấp chỉ trong phạm vi millivolt (mV).
Vật liệu 2D là một lớp vật liệu nano chỉ dày vài nguyên tử. Các điện tử trong vật liệu này tự do di chuyển trong mặt phẳng hai chiều, nhưng chuyển động hạn chế của chúng bị chi phối bởi cơ học lượng tử.
Nghiên cứu về vật liệu nano 2D vẫn đang trong giai đoạn đầu, nhưng vật liệu 2D như graphene, dichalcogenide kim loại chuyển tiếp và phốtpho đen đã thu hút được sự chú ý của các nhà khoa học vì chúng có các tính chất khác lạ và khả năng cải tiến các thiết bị quang điện tử.