Các nhà khoa học, trong đó có một người gốc Ấn Độ, đã phát triển một thiết bị siêu mỏng có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại thông minh, thiết bị theo dõi thể dục và các thiết bị khác bằng cách sử dụng các chuyển động của con người như đi bộ và vẫy tay. Dựa trên công nghệ pin và được làm từ các lớp phốt pho đen chỉ dày vài nguyên tử, hệ thống thu năng lượng tạo ra một lượng điện nhỏ khi nó bị uốn cong hoặc ép ngay cả ở tần số cực thấp đặc trưng cho chuyển động của con người. “Trong tương lai, tôi kỳ vọng rằng tất cả chúng ta sẽ trở thành kho sạc cho các thiết bị cá nhân của mình bằng cách lấy năng lượng trực tiếp từ chuyển động của chúng ta và môi trường,” Cary Pint, trợ lý giáo sư tại Đại học Vanderbilt, Mỹ, cho biết.
So với các phương pháp tiếp cận khác được thiết kế để thu năng lượng từ chuyển động của con người, phương pháp mới có hai ưu điểm cơ bản, các nhà nghiên cứu cho biết. Các vật liệu này đủ mỏng và nhỏ về mặt nguyên tử để được ngâm tẩm vào hàng dệt mà không ảnh hưởng đến hình dáng hoặc cảm giác của vải và nó có thể trích xuất năng lượng từ các chuyển động chậm hơn 10 Hertz – 10 chu kỳ mỗi giây – trên toàn bộ cửa sổ tần số thấp của các chuyển động tương ứng với chuyển động của con người, họ nói. Nghiên cứu sinh tiến sĩ Nitin Muralidharan của Vanderbilt, người đã tham gia tạo và thử nghiệm thiết bị này, cho biết việc khai thác năng lượng có thể sử dụng từ chuyển động tần số thấp như vậy đã được chứng minh là vô cùng khó khăn. Ví dụ, một số nhóm nghiên cứu đang phát triển máy thu năng lượng dựa trên vật liệu áp điện có thể chuyển đổi biến dạng cơ học thành điện năng.
Tuy nhiên, những vật liệu này thường hoạt động tốt nhất ở tần số hơn 100 Hertz. Điều này có nghĩa là chúng không hoạt động trong hơn một phần rất nhỏ của bất kỳ chuyển động nào của con người, do đó chúng đạt được hiệu quả hạn chế dưới 5-10% ngay cả trong điều kiện tối ưu, các nhà nghiên cứu cho biết. “Máy gặt đập của chúng tôi được tính toán để hoạt động với hiệu suất hơn 25% trong một cấu hình thiết bị lý tưởng và quan trọng nhất là thu hoạch năng lượng thông qua toàn bộ thời gian của những chuyển động chậm chạp của con người, chẳng hạn như ngồi hoặc đứng,” Pint nói.
Ông nói rằng một trong những ứng dụng tương lai hơn của công nghệ này có thể là quần áo điện khí hóa. Nó có thể cung cấp năng lượng cho quần áo được tẩm màn hình tinh thể lỏng cho phép người mặc thay đổi màu sắc và hoa văn chỉ bằng một cái vuốt trên điện thoại thông minh của họ. “Chúng tôi đã đo hiệu suất trong sân chơi bóng để biết yêu cầu về điện năng cho màn hình LCD công suất thấp cỡ trung bình khi mở rộng hiệu suất theo độ dày và diện tích quần áo chúng tôi mặc,” Pint nói thêm.
. .
…
