Các nhà nghiên cứu tại Đại học RMIT đã thành công trong việc phát triển một thiết bị màng nylon dẻo có khả năng tạo ra điện năng từ sự nén và vẫn hoạt động ngay cả sau khi bị xe ô tô cán qua nhiều lần. Thành tựu này mở ra cơ hội ứng dụng cho các cảm biến tự cấp nguồn trên đường phố và các thiết bị điện tử khác.
Đã từ lâu, chúng ta đã biết đến hiện tượng gọi là áp điện (piezoelectricity), xuất phát từ tiếng Hy Lạp “piezein”, có nghĩa là ép, nén. Các nhà nghiên cứu cho hay, một số vật liệu nhất định, như thạch anh, một số loại gốm (ceramic), có thể tạo ra điện tích khi chúng bị ép, ấn hoặc rung lắc.
Các phương tiện giao thông hiện đại sử dụng các thành phần áp điện trong kim phun nhiên liệu, cảm biến đỗ xe, hệ thống túi khí và các chức năng khác. Phát minh mới nhất này về vật liệu nylon có thể cung cấp một vật liệu thay thế bền hơn cho các thành phần áp điện này.
Phát minh đột phá này cũng giải quyết một vấn đề tồn tại lâu nay với loại nhựa thu năng lượng, vốn có thể tạo ra năng lượng từ chuyển động nhưng thường quá dễ hỏng để sử dụng trong thực tế, đồng thời giảm lượng khí thải carbon bằng cách sử dụng năng lượng có sẵn trong chuyển động và áp suất.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng rung động âm thanh tần số cao, đồng thời áp dụng điện trường khi nylon đông cứng, giúp các phân tử của nó hình thành cấu trúc có trật tự. Kỹ thuật này cho phép thiết bị nylon tạo ra điện mỗi khi bị uốn cong, ép hay ấn vào. Qua đó, nhóm nghiên cứu đã biến một loại nylon công nghiệp cứng cáp thành một lớp màng phát điện bền bỉ.
Bản thân nylon không chuyển đổi chuyển động thành điện năng một cách hiệu quả, hạn chế tiềm năng của nó trong việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị hằng ngày. Nhóm nghiên cứu dùng loại nhựa công nghiệp bền chắc gọi là nylon-11, khác với các loại nylon thông thường, loại nhựa này có thể tạo ra điện năng từ áp suất khi các phân tử của nó được sắp xếp cẩn thận.
Các màng nylon này có tính linh hoạt, bền chắc và đáng tin cậy, duy trì khả năng chuyển hóa chuyển động thành năng lượng. Các thiết bị bằng nylon này có thể thu hoạch năng lượng chỉ đơn giản từ sự nén trong quá trình chuyển động.
Các thiết bị màng mỏng này rất bền, có thể gấp lại, kéo giãn, thậm chí cho xe chạy qua, chúng vẫn tiếp tục tạo ra điện năng. Điều này có thể mở ra cách thức mới để sạc các thiết bị nhỏ, bằng cách tận dụng sự nén năng lượng từ chuyển động của con người, máy móc hoặc phương tiện.
Các nhà nghiên cứu có kế hoạch mở rộng quy mô công nghệ này cho các ứng dụng lớn hơn và đang tìm kiếm các đối tác trong ngành để đưa sự đổi mới sáng tạo này ra thị trường. Bài báo giới thiệu công trình nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nature Communications.
