Triển vọng thay thế pin truyền thống trên các thiết bị điện tử đeo tay

Thành tựu này mở ra triển vọng phát triển các thiết bị điện tử đeo tay công suất cao và các phương thức mới giúp chuyển hóa nhiệt lượng dư thừa thành điện năng.

Theo phóng viên TTXVN tại Sydney, trọng tâm của nghiên cứu mang tính đột phá này là ống nano carbon – các thanh vi mô dẫn điện có tính đàn hồi cao. Dù từ lâu đã được đánh giá là vật liệu tiềm năng cho công nghệ thiết bị đeo thông minh, việc kiểm soát và điều khiển các ống nano carbon này vẫn là một thách thức lớn đối với giới khoa học.

QUT cho biết nhóm nghiên cứu tại đây đã phát triển thành công một chiến lược phân tử mới giúp ngăn chặn tình trạng các ống nano kết tụ lại với nhau làm giảm hiệu suất hoạt động. Qua đó, nghiên cứu đã thiết lập một cột mốc tiêu chuẩn mới cho các vật liệu có khả năng chuyển đổi trực tiếp nhiệt lượng thành điện năng.

Nghiên cứu sinh tiến sĩ Shanshan Zhou, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết thay vì cải tiến các phương pháp hiện có, nhóm đã tiếp cận theo một hướng hoàn toàn mới nhằm xử lý triệt để hiện tượng các ống nano carbon kết dính – vốn là rào cản lớn đối với giới nghiên cứu trong nhiều năm qua. Nhờ tính linh hoạt cao, phương pháp này có thể áp dụng rộng rãi để chế tạo các vật liệu thu hoạch năng lượng từ nhiệt có hiệu suất vượt trội hơn.

Theo ông Zhou, nghiên cứu đã ghi nhận hiệu suất nhiệt điện đạt mức kỷ lục, vượt qua các tiêu chuẩn mà giới khoa học trong lĩnh vực này nỗ lực hướng tới suốt nhiều năm qua.

Giáo sư Zhi-Gang Chen, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Nguồn điện Phát thải ròng bằng không hướng tới Trung hòa Carbon (thuộc Hội đồng Nghiên cứu Australia - ARC), nhấn mạnh cấu trúc phân tử mới đã thay đổi căn bản cách thức các ống nano carbon tương tác với nhau. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các phân tử được thiết kế đặc biệt để giữ khoảng cách giữa các ống nano mà không làm ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của chúng.

Để chứng minh tính ứng dụng thực tiễn, các nhà khoa học đã chế tạo một thiết bị linh hoạt sử dụng vật liệu mới này để sản xuất điện từ nhiệt độ cơ thể người. Thiết bị đã duy trì độ bền cao sau nhiều thử nghiệm uốn cong và gấp lại liên tục.

Giáo sư Zhi-Gang Chen cho biết thêm công nghệ này có thể hướng tới việc xóa bỏ sự phụ thuộc vào pin truyền thống đối với các thiết bị đeo trong tương lai. Các cảm biến theo dõi sức khỏe, trang phục thông minh hay thiết bị điện tử đeo tay có thể liên tục thu hoạch năng lượng từ chính thân nhiệt của người sử dụng. Bên cạnh đó, công nghệ mới được kỳ vọng sẽ ứng dụng rộng rãi trong việc thu hồi nhiệt thải công nghiệp, cảm biến linh hoạt, Internet vạn vật (IoT) và các thiết bị điện tử bền vững thế hệ mới.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Angewandte Chemie International Edition.