Đột phá về dây cao su có thể giúp đồng hồ thông minh tự sạc
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một loại polymer có khả năng chuyển đổi nhiệt từ quá trình kéo giãn thành điện năng, bước tiến có thể dẫn đến những chiếc đồng hồ thông minh tự cấp nguồn.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh cho biết vật liệu đột phá này, tương tự như dây cao su, chuyển đổi hiệu quả tính đàn hồi của nó thành điện năng. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt điện, trong đó sự chênh lệch nhiệt độ tạo ra năng lượng.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một loại polymer có khả năng chuyển đổi nhiệt từ quá trình kéo giãn thành điện năng, bước tiến có thể dẫn đến những chiếc đồng hồ thông minh tự cấp nguồn.
"Cho đến nay, tất cả các vật liệu nhiệt điện hiệu suất cao được báo cáo chỉ đạt được tính linh hoạt chứ không phải tính đàn hồi", các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature.
Hiện tại, các thiết bị đeo như đồng hồ thông minh cần pin hoặc phải sạc thường xuyên. Vật liệu mới này có thể cung cấp nguồn điện liên tục mà không cần sạc.
Vật liệu mới tận dụng sự chênh lệch giữa nhiệt độ cơ thể con người và môi trường xung quanh. Nhiệt độ cơ thể con người khoảng 37°C, trong khi nhiệt độ môi trường thường dao động từ 20°C đến 30°C. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã cố gắng khai thác sự chênh lệch nhiệt độ này và chuyển đổi nó thành điện năng bằng vật liệu mới.
"Chúng tôi là những người đầu tiên trên thế giới đề xuất khái niệm về cao su nhiệt điện", nhà khoa học vật liệu Lei Ting của Đại học Bắc Kinh chia sẻ với South China Morning Post.
Sự đổi mới trên đánh dấu bước tiến trong việc phát triển một loại polymer mới có khả năng dẫn điện và duy trì tính dẫn điện khi chịu lực cơ học. Việc đạt được tính đàn hồi mà vẫn giữ được tính dẫn điện trước đây là một thách thức lớn cho đến khi có bước đột phá này.
Để tạo ra polymer này, các nhà khoa học đã phát triển một cấu trúc lai bằng cách tích hợp mạng sợi nano vào một vật liệu polymer. Cấu trúc này kết hợp và liên kết chéo các polymer bán dẫn với cao su đàn hồi.
Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng vật liệu này có thể kéo giãn hơn 850% chiều dài ban đầu và có thể trở lại 90% hình dạng ban đầu khi được kéo giãn khoảng 150% kích thước.
Việc bổ sung các tạp chất đặc biệt vào vật liệu có thể nâng cao hiệu suất hơn nữa, các nhà nghiên cứu lưu ý. Họ đã cho thấy vật liệu này có thể uốn cong, kéo giãn và bám dính vào da. "Những thiết bị nhiệt như vậy thoải mái khi đeo và chuyển đổi hiệu quả năng lượng nhiệt của cơ thể thành năng lượng điện với ít tổn thất nhiệt hơn", tiến sĩ Ting nói.
"Các chất đàn hồi nhiệt điện này có tiềm năng làm cho các máy phát điện nhiệt đàn hồi trong các ứng dụng đeo được trở nên phù hợp và hiệu quả hơn", các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu của họ.
Ứng dụng của vật liệu này có thể vượt xa các thiết bị đeo tiêu dùng. Chẳng hạn, nó có thể hỗ trợ phát triển các cảm biến y tế đeo sát cơ thể mà không cần pin bên ngoài.
Trước đó, các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một thiết bị đeo tay kiểu đồng hồ thông minh, sử dụng cái gọi là "vật liệu kỳ diệu" để theo dõi sức khỏe của người dùng mà không cần bất kỳ nguồn điện hoặc pin bên ngoài nào. Thiết bị tự cấp nguồn, được phát triển bởi một nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Irvine, có thể theo dõi nhịp tim của người đeo đồng thời giao tiếp với điện thoại thông minh gần đó.
Năng lượng để cung cấp năng lượng cho thiết bị đeo có thể được tạo ra bằng cách chạm vào các máy phát năng lượng nano của vòng đeo tay, cung cấp điện cho mạch cảm biến và màn hình LED. Công nghệ giao tiếp trường gần (NFC) tích hợp cũng cho phép trao đổi cả dữ liệu và năng lượng giữa thiết bị đeo và điện thoại thông minh đi kèm.
