Theo tạp chí Applied Physics Letters, các nhà khoa học New Zealand đang nghiên cứu chế tạo một loại máy phát điện "mềm" làm bằng cơ nhân tạo, dùng tụ điện biến thiên giúp chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
Nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm chất mô phỏng sinh học thuộc Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Sinh học Auckland đã nghiên cứu "các thiết bị tích năng lượng gắn trên cơ thể," có khả năng biến động năng của chuyển động thành năng lượng trong pin.
Máy phát điện này sử dụng chất đàn hồi điện môi, thường được gọi là "cơ nhân tạo," một vật liệu linh hoạt có thể tạo ra điện năng khi biến dạng.
Tiến sỹ Iain Anderson chỉ rõ máy phát điện này hoạt động như một chiếc bơm nạp điện đảo chiều hay một tụ điện có thể căng ra. Về cơ bản, nguyên liệu chế tạo máy phát điện "mềm" cần có một màng dẻo không dẫn điện và một điện cực có thể căng ra được đặt lên hai bề mặt.
Sau đó, hai bề mặt của điện cực được phủ một lớp carbone dầu, màng dẻo được căng lên và rắc một ít điện tích lên trên. Tiếp theo, màng chất dẻo được thả lỏng, các điện tích được ép chặt với nhau để đẩy những điện tích trái dấu tách xa nhau. Khi đó, cơ năng được biến đổi thành điện năng. Màng dẻo đã thực hiện chức năng của một tụ điện với các diode, giống như các mạch điện thông thường.
Nhóm nghiên cứu cũng phát minh kỹ thuật chế tạo công tắc đàn hồi điện môi, hoạt động theo nguyên tắc căng lớp màng cao su tới một mức mà lớp carbone dầu không còn dẫn điện. Lớp carbone dầu được quét lên một trong các bề mặt và khi bề mặt được căng ra, lớp dầu sẽ dần mỏng đi. Những hạt nhỏ chứa carbone dẫn điện trong lớp dầu này sẽ ngày càng chuyển dịch xa hơn. Khi bề mặt căng hơn một chút nữa, điện trở sẽ tăng vọt. Điểm ngăn cách giữa khả năng dẫn điện và không thể dẫn điện chính là công tắc phụ thuộc vào sức căng.
Nguyên lý trên cho thấy việc chế tạo ra những máy phát điện có thể gắn trên cơ thể hoặc mang theo được là rất khả thi. Trong thời gian qua, các nhà khoa học Mỹ đã phát triển một máy phát điện sử dụng "cơ nhân tạo" lấy năng lượng từ nhịp gót chân.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cho rằng có thể các nhà khoa học Mỹ đã gắn một loại thiết bị điện tử vào máy phát điện đó. Còn với máy phát điện mềm, thiết bị là một vật liệu mềm được gắn trong giày. Vì vậy, người đi giày vẫn cảm thấy rất thoải mái.
Theo đánh giá, nhóm nghiên cứu của tiến sỹ Anderson đã tiến thêm một bước so với các nhóm nghiên cứu khác trong lĩnh vực chế tạo máy phát điện "mềm" với việc loại bỏ những bộ phận điện làm bằng vật liệu cứng.
Tuy nhiên, phải mất một thời gian dài, kỹ thuật này mới được ứng dụng trong các sản phẩm thương mại. Các nhà khoa học sẽ thực hiện nhiều nghiên cứu khác để đưa ra tiêu chuẩn cho loại thiết bị này, đồng thời cải tiến chúng trước khi đưa vào sản xuất để tạo sự tin tưởng cho người tiêu dùng./.
Nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm chất mô phỏng sinh học thuộc Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Sinh học Auckland đã nghiên cứu "các thiết bị tích năng lượng gắn trên cơ thể," có khả năng biến động năng của chuyển động thành năng lượng trong pin.
Máy phát điện này sử dụng chất đàn hồi điện môi, thường được gọi là "cơ nhân tạo," một vật liệu linh hoạt có thể tạo ra điện năng khi biến dạng.
Tiến sỹ Iain Anderson chỉ rõ máy phát điện này hoạt động như một chiếc bơm nạp điện đảo chiều hay một tụ điện có thể căng ra. Về cơ bản, nguyên liệu chế tạo máy phát điện "mềm" cần có một màng dẻo không dẫn điện và một điện cực có thể căng ra được đặt lên hai bề mặt.
Sau đó, hai bề mặt của điện cực được phủ một lớp carbone dầu, màng dẻo được căng lên và rắc một ít điện tích lên trên. Tiếp theo, màng chất dẻo được thả lỏng, các điện tích được ép chặt với nhau để đẩy những điện tích trái dấu tách xa nhau. Khi đó, cơ năng được biến đổi thành điện năng. Màng dẻo đã thực hiện chức năng của một tụ điện với các diode, giống như các mạch điện thông thường.
Nhóm nghiên cứu cũng phát minh kỹ thuật chế tạo công tắc đàn hồi điện môi, hoạt động theo nguyên tắc căng lớp màng cao su tới một mức mà lớp carbone dầu không còn dẫn điện. Lớp carbone dầu được quét lên một trong các bề mặt và khi bề mặt được căng ra, lớp dầu sẽ dần mỏng đi. Những hạt nhỏ chứa carbone dẫn điện trong lớp dầu này sẽ ngày càng chuyển dịch xa hơn. Khi bề mặt căng hơn một chút nữa, điện trở sẽ tăng vọt. Điểm ngăn cách giữa khả năng dẫn điện và không thể dẫn điện chính là công tắc phụ thuộc vào sức căng.
Nguyên lý trên cho thấy việc chế tạo ra những máy phát điện có thể gắn trên cơ thể hoặc mang theo được là rất khả thi. Trong thời gian qua, các nhà khoa học Mỹ đã phát triển một máy phát điện sử dụng "cơ nhân tạo" lấy năng lượng từ nhịp gót chân.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cho rằng có thể các nhà khoa học Mỹ đã gắn một loại thiết bị điện tử vào máy phát điện đó. Còn với máy phát điện mềm, thiết bị là một vật liệu mềm được gắn trong giày. Vì vậy, người đi giày vẫn cảm thấy rất thoải mái.
Theo đánh giá, nhóm nghiên cứu của tiến sỹ Anderson đã tiến thêm một bước so với các nhóm nghiên cứu khác trong lĩnh vực chế tạo máy phát điện "mềm" với việc loại bỏ những bộ phận điện làm bằng vật liệu cứng.
Tuy nhiên, phải mất một thời gian dài, kỹ thuật này mới được ứng dụng trong các sản phẩm thương mại. Các nhà khoa học sẽ thực hiện nhiều nghiên cứu khác để đưa ra tiêu chuẩn cho loại thiết bị này, đồng thời cải tiến chúng trước khi đưa vào sản xuất để tạo sự tin tưởng cho người tiêu dùng./.
Đoàn Hùng/Sydney (Vietnam+)
