Các nhà khoa học New Zealand cho biết một loại máy phát điện ‘mềm’ làm bằng cơ nhân tạo giúp chuyển hóa cơ năng thành điện năng có thể ra đời trong thời gian tới.

[Máy phát điện mềm bơm bằng tay. (Auckland Bioengineering Institute)

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’. Chúng có thể biến động năng của chuyển động thành năng lượng trong pin.

Nghiên cứu này được đăng trên tạp chí ‘Applied Physics Letters’ và trình bày chi tiết các giai đoạn đầu trong nghiên cứu phát triển một loại máy phát điện dùng tụ điện biến thiên được gọi là ‘máy phát điện đàn hồi điện môi’ (’dielectric elastomer generators’ – DEG).

Theo nhóm nghiên cứu, 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.

Ông Thomas McKay, nghiên cứu sinh tiến sĩ, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết công trình nghiên cứu loại bỏ nguồn điện bên ngoài bằng việc tích hợp điện tử linh hoạt trực tiếp vào cơ nhân tạo.

Ông cho biết ý tưởng này tưởng như đơn giản, chỉ bao gồm một màng cao su được quét một lớp dầu các-bon.

“Về cơ bản, bạn cần một mảnh cao su có khả năng đàn hồi và có thể tạo cơ năng cho nó bằng cách kéo căng ra,” ông Mckay giải thích.

Biến cơ năng thành điện năng

Tiến sĩ Iain Anderson, người hướng dẫn luận án tiến sĩ cho ông McKay, cho biết máy phát điện này hoạt động như một chiếc bơm nạp điện đảo chiều hay một tụ điện có thể căng ra.

Ông cho biết, 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 các-bon 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.

Nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ 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.

Tiến sĩ Anderson cho biết mạch điện thường chứa các tụ điện và đi-ốt (ống hai cực) và màng dẻo đã thực hiện chức năng của một tụ điện với các đi-ốt. Nhà khoa học Ben O’Brien, đồng tác giả nghiên cứu, cũng đã phát minh kỹ thuật chế tạo công tắc đàn hồi điện môi. Công tắc này hoạt động theo nguyên tắc căng lớp màng cao su tới một mức mà lớp các-bon dầu không còn dẫn điện.

“Hãy tưởng tượng lớp các-bon dầu được quét lên một trong các bề mặt. Khi bề mặt được căng ra, lớp dầu sẽ dần mỏng đi.Những hạt nhỏ chứa các-bon 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”, Tiến sĩ Anderson lí giải.

Tiếp tục nghiên cứu trong tương lai

Ông McKaycho biết 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, ông nhận xét rằng có thể các nhà khoa học Mỹ đã gắn một loại thiết bị điện tử vào máy phát điện đó.Theo ông, 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.
Tuy nhiên, ông McKay cho rằng kỹ thuật này sẽ còn lâu mới được ứng dụng trong các sản phẩm thương mại.

Ông nói: “Cần thực hiện nhiều nghiên cứu khác để đưa ra tiêu chuẩn cho loại thiết bị này. Chúng tôi phải cải tiến chúng trước khi đưa vào sản xuất để tạo sự tin tưởng cho người tiêu dùng”.

Theo bayvut