Điều đó nhờ vào công nghệ có thể biến đổi sản phẩm dệt may thành máy phát điện mà các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Chalmers (Thụy Điển) mới công bố.
Đề cao tính an toàn
Cho đến nay, rào cản lớn nhất trong dự án trên là tìm ra vật liệu dẫn điện ổn định, phù hợp để may quần áo. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Chalmers đã sử dụng một vật dụng quen thuộc với ngành dệt may là sợi chỉ tơ kết hợp với cải tiến về công nghệ cao. Sợi chỉ tơ được thử nghiệm có lớp phủ làm từ polymer dẫn điện. Đây là một vật liệu nhựa có cấu trúc hóa học giúp nó dẫn điện và thích ứng tốt với hàng dệt may.
Những loại vải tương lai được tạo ra từ sợi chỉ tơ trên, còn gọi là vải nhiệt điện, chuyển đổi sự chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể chúng ta và không khí xung quanh thành điện thế. Công nghệ này có thể mang lại sự thay đổi đáng kể cho cuộc sống hàng ngày và xã hội nói chung. Khi được kết nối với cảm biến, những loại vải này có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị không cần pin. Các cảm biến có thể giúp theo dõi chuyển động hoặc đo nhịp tim của người sử dụng.
Vì những loại quần áo may từ loại vải trên cần được mặc sát cơ thể nên vật liệu sử dụng phải đáp ứng các tiêu chuẩn cao về tính an toàn và tính linh hoạt. “Các loại polymer mà chúng tôi sử dụng có thể uốn cong, nhẹ và dễ sử dụng ở cả dạng lỏng và dạng rắn. Chúng cũng không độc hại”, tác giả thứ nhất Mariavittoria Craighero - nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học tại Chalmers cho biết.
Phần lớn phương pháp được sử dụng để tạo ra sợi dẫn điện này được dựa trên những phát hiện trước đây trong cùng một dự án nghiên cứu. Theo đó, sợi này chứa kim loại để duy trì độ ổn định khi tiếp xúc với không khí. Tiến bộ đã đạt được bằng cách chỉ sử dụng polymer hữu cơ trong sản xuất. Các nhà nghiên cứu còn phát triển loại sợi mới có độ dẫn điện và độ ổn định được cải thiện.
Để chứng minh cách sử dụng sợi tơ mới này trong các tình huống thực tế, các nhà nghiên cứu đã tạo ra 2 vật phát nhiệt điện, đó là một chiếc cúc được khâu với sợi chỉ tơ trên và một miếng vải có các sợi chỉ tương tự. Khi đặt chúng giữa bề mặt nóng và lạnh, người ta quan sát thấy điện áp tăng lên trên dụng cụ đo. Hiệu ứng phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ và lượng vật liệu dẫn điện trong mỗi vật.
Bà Mariavittoria Craighero cho biết: “Chúng tôi đã tìm thấy mảnh ghép còn thiếu của câu hỏi để tạo ra một sợi chỉ tối ưu, đó là một loại polymer mới được phát hiện gần đây”. Loại polymer trên có độ ổn định hiệu suất vượt trội khi tiếp xúc với không khí, đồng thời có khả năng dẫn điện rất tốt. Bằng cách sử dụng polymer đó, các nhà nghiên cứu không cần bất kỳ kim loại đất hiếm nào, vốn phổ biến trong các thiết bị điện tử.
“Sau 7 lần giặt, sợi chỉ này vẫn giữ được 2/3 đặc tính dẫn điện. Đây là một kết quả rất tốt, mặc dù nó cần được cải thiện đáng kể trước khi trở nên hấp dẫn về mặt thương mại”, bà Craighero cho hay.
Kỷ nguyên mới cho hàng dệt nhiệt điện
Hiện tại, miếng vải và chiếc cúc nhiệt điện trên không thể được sản xuất hàng loạt bên ngoài phòng thí nghiệm. Vật liệu này phải được làm và khâu thủ công, rất tốn công sức. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu rất lạc quan về tiềm năng của sợi tơ và khả năng phát triển một quy trình tự động để mở rộng quy mô.
Giáo sư Christian Müller - Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Công nghệ Chalmers là người đứng đầu nghiên cứu trên cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh rằng có thể sản xuất vật liệu hữu cơ dẫn điện có thể đáp ứng các chức năng và đặc tính được yêu cầu. Đây là một bước tiến quan trọng. Nghiên cứu này có thể mang lại lợi ích to lớn cho xã hội. Các ứng dụng tiềm năng của loại vải đặc biệt này đã vượt ngoài các thiết bị điện tử cá nhân”.
Hãy tưởng tượng đến trang phục thể thao có thể theo dõi và điều chỉnh theo những thay đổi sinh lý của vận động viên trong quá trình luyện tập hoặc quần áo bệnh viện liên tục theo dõi các dấu hiệu quan trọng của bệnh nhân mà không cần pin hoặc sạc. Những loại vải này cũng có thể được sử dụng trong quân đội và thiết bị ngoài trời, cung cấp nguồn điện đáng tin cậy, tự duy trì ở những nơi xa xôi, nơi khả năng tiếp cận các nguồn sạc truyền thống bị hạn chế.
Ngoài các thiết bị đeo được, công nghệ này có thể được ứng dụng trong hàng dệt thông minh gia đình, như chăn giúp duy trì nhiệt độ dễ chịu hoặc rèm cửa chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng.
Việc sử dụng các vật liệu bền vững, không độc hại như tơ và polymer hữu cơ cũng có thể giúp giảm chất thải điện tử, cung cấp giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho pin và thiết bị dùng một lần. Với những tiến bộ liên tục, các chuyên gia hy vọng sẽ phát triển được các phương pháp sản xuất tự động có thể giúp công nghệ sợi tơ này dễ tiếp cận hơn, mở đường cho các giải pháp năng lượng bền vững, có thể mang trên người.
