ÚC – Các nhà nghiên cứu tại đại học RMIT (RMIT university) đã phát triển một loại màng nylon dẻo có khả năng tạo ra điện từ lực nén. Điểm đặc biệt là vật liệu này vẫn hoạt động ổn định sau khi bị ô tô cán qua nhiều lần, mở ra cơ hội ứng dụng cho các cảm biến tự cấp nguồn trên đường bộ và các thiết bị điện tử khác.
Một số vật liệu như thạch anh, một số loại gốm và cả xương, sẽ tạo ra điện tích khi bị ép, nhấn hoặc rung động. Đây là hiện tượng áp điện (piezoelectricity) (*), bắt nguồn từ từ “piezein” trong tiếng Hy Lạp, có nghĩa là nhấn hoặc ép. (*) Hiện tượng áp điện: là khả năng một số vật liệu tự tạo ra điện năng khi bị tác động lực cơ học như nén, kéo, hoặc làm biến dạng.
Các nhà nghiên cứu tại RMIT, Tiến sĩ Robert Komljenovic và cô Yemima Ehrnst chuẩn bị thử nghiệm độ bền của màng nylon bằng bộ thiết bị va đập từ búa
Các phương tiện giao thông hiện đại vốn phụ thuộc vào các linh kiện áp điện trong bộ phun nhiên liệu, cảm biến đỗ xe, hệ thống túi khí và nhiều chức năng khác. Cải tiến vật liệu nylon của nhóm nghiên cứu có thể cung cấp một giải pháp thay thế bền bỉ hơn cho các linh kiện này, hoặc hỗ trợ các công nghệ mới trong việc cảm biến quản lý giao thông trên các tuyến đường.
Đột phá này đã giải quyết vấn đề nan giải tồn tại bấy lâu nay đối với các loại nhựa thu năng lượng (energy – harvesting plastic) (*): dù có thể tạo ra điện từ chuyển động (động năng) nhưng chúng thường quá mong manh để ứng dụng thực tế. Đồng thời, công nghệ này còn giúp giảm lượng khí thải carbon bằng cách tận dụng năng lượng môi trường sẵn có từ các hoạt động chuyển động và áp lực. (*) Energy – harvesting plastic: là loại vật liệu nhựa có khả năng thu và chuyển đổi năng lượng từ môi trường xung quanh thành điện năng. Nói cách khác, đây là các vật liệu polyme được thiết kế vừa là vật liệu cấu trúc vừa là một thiết bị nhỏ tạo điện.
Bằng cách sử dụng rung động âm thanh và điện trường để tái cấu trúc vật liệu ở cấp độ phân tử, nhóm nghiên cứu đã biến đổi một loại nylon công nghiệp bền chắc thành lớp màng phát điện đàn hồi, phù hợp cho các thiết bị đeo (wearable device), cơ sở hạ tầng và bề mặt thông minh.
Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Giáo sư Leslie Yeo và Phó Giáo sư Amgad Rezk, đã sử dụng các rung động âm thanh tần số cao kết hợp với điện trường trong quá trình nylon đông đặc, giúp các phân tử của nó hình thành một cấu trúc có trật tự hơn. Kỹ thuật này cho phép thiết bị nylon tạo ra điện năng mỗi khi bị uốn cong, ép chặt hoặc gõ nhẹ.
Bản thân vật liệu nylon không thể chuyển đổi động năng thành điện năng một cách hiệu quả, điều này làm hạn chế tiềm năng của nó trong việc cấp nguồn cho các thiết bị hàng ngày. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một loại nhựa công nghiệp siêu bền mang tên nylon-11. Khác với các loại nylon thông thường, nylon-11 có khả năng tạo ra điện từ áp lực khi các phân tử của nó được sắp xếp một cách chuẩn xác.
Một phát minh bền bỉ và linh hoạt có khả năng tạo ra điện từ lực nén và vẫn hoạt động ổn định ngay cả khi ô tô cán qua nhiều lần, mở ra cơ hội cho các cảm biến tự cấp nguồn trên đường bộ
Giáo sư Yeo cho biết nhóm nghiên cứu đã tìm ra một phương pháp đơn giản để biến đổi nylon thành một bộ phát năng lượng có độ bền cao. Ông chia sẻ: “Phương pháp này có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị thế hệ mới cần khả năng chịu đựng các tác động vật lý trong môi trường thực tế, từ công nghệ thiết bị đeo, cảm biến cho đến các bề mặt thông minh”.
Phó Giáo sư Rezk nhận định quy trình này mang lại những lợi thế đáng kể cho ngành công nghiệp nhờ cách tiếp cận tiết kiệm năng lượng và có khả năng mở rộng quy mô sản xuất. Ông nói rằng: “Nhóm nghiên cứu rất mong đợi được thấy các đối tác công nghiệp tiềm năng ứng dụng công nghệ này vào thực tế, từ điện tử linh hoạt đến các thiết bị thể thao.”
Nghiên cứu sinh Tiến sĩ Robert Komljenovic cầm trên tay lớp màng nylon bền bỉ và linh hoạt được phát triển tại đại học RMIT, có khả năng tạo ra điện khi bị uốn cong, nhấn hoặc nén chặt
Tác giả chính của nghiên cứu, nghiên cứu sinh Tiến sĩ Robert Komljenovic tại đại học RMIT, cho biết các màng nylon này không chỉ dẻo dai, bền chắc mà còn rất đáng tin cậy trong việc duy trì khả năng chuyển đổi động năng thành năng lượng.
Tiến sĩ Komljenovic chia sẻ: “Màng mỏng bằng nylon của chúng tôi có thể thu năng lượng đơn giản từ lực nén trong quá trình chuyển động. Những thiết bị màng mỏng này bền bỉ đến mức bạn có thể gấp, kéo căng, thậm chí cho ô tô cán qua mà chúng vẫn tiếp tục tạo ra điện. Điều này mở ra những phương thức mới để sạc các thiết bị nhỏ bằng cách tận dụng lực nén từ chuyển động của con người, máy móc hoặc phương tiện giao thông.”
Các nhà nghiên cứu dự kiến sẽ mở rộng quy mô công nghệ này cho các ứng dụng lớn hơn, đồng thời đang tìm kiếm cơ hội hợp tác với các doanh nghiệp để đưa đổi mới sáng tạo này ra thị trường.
Để xem các tin bài khác về “Nylon”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Electronics Online
