Siêu vật liệu graphene có thể dùng làm giấy dán tường tự tạo ra năng lượng
Loại giấy dán tường này có thể hấp thụ năng lượng từ ánh sáng Mặt trời, hay thậm chí từ những tia sáng nhỏ nhất trong ngôi nhà để tạo ra nguồn năng lượng sạch.
Công nghệ lấy cảm hứng từ thiên nhiên
Các nhà khoa học Đại học Surrey thuộc Viện Phát triển công nghệ tiên tiến (Anh) đã sử dụng cộng nghệ “nanotexturing” để phát triển các tấm graphene cho các kết cấu ổn định bề mặt kim loại. Do tính chất hấp thụ ánh sáng của graphene rất mạnh nên trong không gian hẹp giữa các bề mặt kết cấu kim loại sẽ được nâng cao hiệu quả hấp thụ ánh sáng là khoảng 90%. “Thiên nhiên của chúng ta đã tiến hóa rất mạnh mẽ để dễ thích nghi hơn, từ đó chúng tôi đã lấy nguồn cảm hứng để trả lời cho lời thách thức công nghệ trong tương lai”, Giáo sư Ravi Silva, Viện trưởng Viện Phát triển công nghệ tiên tiến cho biết.
Theo đó, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ từ “mắt bướm” để tạo ra những tấm graphene pin Mặt trời có kích thước rất mỏng chỉ bằng tờ giấy. Các nhà khoa học cho rằng vật liệu graphene có kích thước chỉ bằng một nguyên tử, vì vậy việc tạo ra những tấm pin Mặt trời sẽ không cho kết quả khả quan.
Do đó, họ đã lấy cảm hứng từ mắt những loài động vật hay hoạt động về đêm và những con bướm đêm đã tiến hóa một cách thông minh nhất để phù hợp với điều kiện thiên nhiên, hấp thụ ánh sáng tối đa. Vì mắt bướm đêm có cấu tạo như những tấm gương giúp ánh sáng thu về trung tâm của mắt rất nhanh, nên cấu trúc mắt bướm đêm rất phù hợp với điều kiện để các nhà khoa học Surrey tạo ra những tấm pin năng lượng Mặt trời.
“Mắt loài bướm đêm có những tấm gương siêu nhỏ cho phép chúng có thể nhìn thấy và tiếp cận dễ dàng trong bóng tối. Từ đó, chúng tôi đã áp dụng kỹ thuật tương tự để tạo ra những vật liệu siêu mỏng có khả năng hấp thụ ánh sáng tuyệt vời nhất từ những mẫu graphene”, Giáo sư Silva chia sẻ. Đặc biệt, vật liệu nano mỏng như trên sẽ được các nhà khoa học ứng dụng trong tương lai như một loại “giấy dán tường thông minh” có khả năng tự tạo ra điện từ ánh sáng Mặt trời hay bất cứ một loại tia sáng nào.
Phân luồng ánh sáng trong không gian hẹp
Hiện nay, siêu vật liệu graphene được đánh giá là một loại vật liệu có tính dẫn nhiệt và độ bền cơ học rất cao. Tuy nhiên, các nhà khoa học Đại học Surrey đã sử dụng phương pháp cách điện mới là “nanotexturing” giúp các tấm graphene phân luồng, hấp thụ ánh sáng tốt hơn. Tiến sĩ Jose Anguit của trường Đại học Surrey, người đứng đầu nghiên cứu cho biết: Do graphene có kích thước mỏng nên chỉ hấp thụ được một phần ánh sáng nhất định trên bề mặt và nó không phù hợp cho các loại công nghệ quang điện tử đòi hỏi sự tối ưu trong tương lai.
Tuy nhiên, với cấu trúc nano, siêu vật liệu graphene có thể phân luồng ánh sáng vào trong những khoảng không gian hẹp giữa các cấu trúc nano nên nó có khả năng tăng cường lượng ánh sáng hấp thụ được. Hiện các nhà khoa học Surrey đã có thể quan sát được sức hấp thụ ánh sáng cực mạnh từ những tấm phim có kích thước nanomet rất mỏng.
Theo các nhà nghiên cứu, thông thường một tấm graphene có thể hấp thụ từ 2-3% ánh sáng thông qua việc sử dụng phương pháp này, nhưng với công nghệ phủ nano siêu mỏng kết hợp công nghệ nanotexturing có thể hấp thụ 95% ánh sáng tới trên một phổ rộng, thậm chí từ các tia cực tím hay tia hồng ngoại.
“Bước tiếp theo là kết hợp vật liệu này trong một loạt các công nghệ ứng dụng hiện có và mới nổi. Chúng tôi rất vui mừng về tiềm năng để khai thác vật liệu này trong các thiết bị quang học nhằm nâng cao hiệu suất của nó. Hy vọng trong tương lai chúng tôi có thể phát triển ra những sản phẩm thông minh, thân thiện với môi trường. Đồng thời, mong muốn nhiều nhà khoa học, các nhà đầu tư cùng chúng tôi phát triển hơn nữa công nghệ này đưa ra những ứng dụng thực tế phục vụ cộng đồng”, Giáo sư Ravi Silva chia sẻ.
Công nghệ lấy cảm hứng từ thiên nhiên
Các nhà khoa học Đại học Surrey thuộc Viện Phát triển công nghệ tiên tiến (Anh) đã sử dụng cộng nghệ “nanotexturing” để phát triển các tấm graphene cho các kết cấu ổn định bề mặt kim loại. Do tính chất hấp thụ ánh sáng của graphene rất mạnh nên trong không gian hẹp giữa các bề mặt kết cấu kim loại sẽ được nâng cao hiệu quả hấp thụ ánh sáng là khoảng 90%. “Thiên nhiên của chúng ta đã tiến hóa rất mạnh mẽ để dễ thích nghi hơn, từ đó chúng tôi đã lấy nguồn cảm hứng để trả lời cho lời thách thức công nghệ trong tương lai”, Giáo sư Ravi Silva, Viện trưởng Viện Phát triển công nghệ tiên tiến cho biết.
Theo đó, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ từ “mắt bướm” để tạo ra những tấm graphene pin Mặt trời có kích thước rất mỏng chỉ bằng tờ giấy. Các nhà khoa học cho rằng vật liệu graphene có kích thước chỉ bằng một nguyên tử, vì vậy việc tạo ra những tấm pin Mặt trời sẽ không cho kết quả khả quan.
Do đó, họ đã lấy cảm hứng từ mắt những loài động vật hay hoạt động về đêm và những con bướm đêm đã tiến hóa một cách thông minh nhất để phù hợp với điều kiện thiên nhiên, hấp thụ ánh sáng tối đa. Vì mắt bướm đêm có cấu tạo như những tấm gương giúp ánh sáng thu về trung tâm của mắt rất nhanh, nên cấu trúc mắt bướm đêm rất phù hợp với điều kiện để các nhà khoa học Surrey tạo ra những tấm pin năng lượng Mặt trời.
“Mắt loài bướm đêm có những tấm gương siêu nhỏ cho phép chúng có thể nhìn thấy và tiếp cận dễ dàng trong bóng tối. Từ đó, chúng tôi đã áp dụng kỹ thuật tương tự để tạo ra những vật liệu siêu mỏng có khả năng hấp thụ ánh sáng tuyệt vời nhất từ những mẫu graphene”, Giáo sư Silva chia sẻ. Đặc biệt, vật liệu nano mỏng như trên sẽ được các nhà khoa học ứng dụng trong tương lai như một loại “giấy dán tường thông minh” có khả năng tự tạo ra điện từ ánh sáng Mặt trời hay bất cứ một loại tia sáng nào.
Phân luồng ánh sáng trong không gian hẹp
Hiện nay, siêu vật liệu graphene được đánh giá là một loại vật liệu có tính dẫn nhiệt và độ bền cơ học rất cao. Tuy nhiên, các nhà khoa học Đại học Surrey đã sử dụng phương pháp cách điện mới là “nanotexturing” giúp các tấm graphene phân luồng, hấp thụ ánh sáng tốt hơn. Tiến sĩ Jose Anguit của trường Đại học Surrey, người đứng đầu nghiên cứu cho biết: Do graphene có kích thước mỏng nên chỉ hấp thụ được một phần ánh sáng nhất định trên bề mặt và nó không phù hợp cho các loại công nghệ quang điện tử đòi hỏi sự tối ưu trong tương lai.
Tuy nhiên, với cấu trúc nano, siêu vật liệu graphene có thể phân luồng ánh sáng vào trong những khoảng không gian hẹp giữa các cấu trúc nano nên nó có khả năng tăng cường lượng ánh sáng hấp thụ được. Hiện các nhà khoa học Surrey đã có thể quan sát được sức hấp thụ ánh sáng cực mạnh từ những tấm phim có kích thước nanomet rất mỏng.
Theo các nhà nghiên cứu, thông thường một tấm graphene có thể hấp thụ từ 2-3% ánh sáng thông qua việc sử dụng phương pháp này, nhưng với công nghệ phủ nano siêu mỏng kết hợp công nghệ nanotexturing có thể hấp thụ 95% ánh sáng tới trên một phổ rộng, thậm chí từ các tia cực tím hay tia hồng ngoại.
“Bước tiếp theo là kết hợp vật liệu này trong một loạt các công nghệ ứng dụng hiện có và mới nổi. Chúng tôi rất vui mừng về tiềm năng để khai thác vật liệu này trong các thiết bị quang học nhằm nâng cao hiệu suất của nó. Hy vọng trong tương lai chúng tôi có thể phát triển ra những sản phẩm thông minh, thân thiện với môi trường. Đồng thời, mong muốn nhiều nhà khoa học, các nhà đầu tư cùng chúng tôi phát triển hơn nữa công nghệ này đưa ra những ứng dụng thực tế phục vụ cộng đồng”, Giáo sư Ravi Silva chia sẻ.
Theo ANTĐ
