--Quảng cáo---
--Quảng cáo---

Pin sợi quang mới – nguồn điện năng cho quần áo thông minh

THÁI BẰNG - 09:30 07/12/2021

Một công trình nghiên cứu mới chứng minh được, pin sợi sạc không dây mỏng milimet có thể được dệt tích hợp vào vải may quần áo, đóng vai trò là trung tâm cho mạng lưới thiết bị điện tử mang đeo.

Pin dạng sợi 

Theo công ty phân tích công nghệ mới nổi IDTechEx ở Cambridge, Anh, thiết bị điện tử mang đeo đang trở nên phổ biến, tổng thị trường trị giá gần 80 tỷ USD vào năm 2020, tăng gấp ba lần về doanh thu hàng năm kể từ năm 2014 . Chính vì vậy, các nhà khoa học tìm cách phát triển những nguồn năng lượng mạnh mẽ hơn cho các thiết bị mang đeo, đồng thời phải linh hoạt, giúp cơ thể con người thoải mái khi sử dụng.

Mặc dù siêu tụ điện mềm có mật độ công suất cao, nhưng mật độ năng lượng tương đối thấp, thời gian phóng điện ngắn gây hạn chế những ứng dụng thực tế. Pin lithium-ion linh hoạt có mật độ năng lượng cao hơn, nhưng độ an toàn không cao, không được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thiết bị mang đeo linh hoạt.

Pin ion kẽm, công nghệ lưu trữ năng lượng linh hoạt đầy hứa hẹn cho các trang thiết bị mang đeo, về lý thuyết sở hữu dung lượng cao, chi phí thấp và độ an toàn. Nhưng chất điện phân dạng gel cho phép điện tích chạy trong pin khó chế tạo, có tính chất cơ học kém và độ dẫn ion thấp.

Thiết bị điện, sử dụng nguồn pin sợi quang đan vào áo len

Các nhà khoa học đã phát triển pin ion kẽm có thể sạc lại với mật độ năng lượng tương đối cao, có thể so sánh với mật độ năng lượng của pin lithium-ion. Nhóm nhà khoa học chế tạo pin dạng sợi có đường kính chỉ một milimet, có độ đàn hồi gần như da người, có khả năng kéo giãn 230% không bị đứt, chi phí 0,64 USD trên 15 cm và nhẹ, chỉ 1,26g trên 15 cm.

Xiao Xiao, KS điện tại Đại học California, Los Angeles, Mỹ, tác giả chính của nghiên cứu cho biết, quần áo thông minh là mục tiêu chính của nghiên cứu này.

Pin kẽm-mangan dioxide mới sử dụng chất điện phân, được sản xuất đơn giản và có thể sản xuất quy mô lớn từ hai vật liệu phổ biến là polyvinyl alcohol hydrogel và graphene oxide. Các mảnh vảy graphene oxide được rắc đều khắp hydrogel cho chất điện phân có độ dẫn ion cao 21 milisiemens mỗi cm, gần tương đương với chất điện phân trong pin lithium-ion. Hydrogel khiến chất điện phân linh hoạt và thậm chí có khả năng tự phục hồi, khi vật liệu bị cắt, đưa các mảnh cắt tiếp xúc với nhau là đủ để liên kết lại.

Cấu trúc pin điện sợi quang, tích hợp trên áo.

Chất điện phân sử dụng những mảnh graphene oxit dẫn ion

Những nghiên cứu trước đây đã phát triển một loại pin ion kẽm dạng sợi để sử dụng trong quần áo thông minh. Nhưng pin có mật độ năng lượng thấp hơn và phụ thuộc vào các ống nano carbon tương đối đắt tiền, trong công trình mới, chất điện phân có thể sản xuất mở rộng do sử dụng những mảnh graphene oxit dẫn ion.

Trong các thử nghiệm, pin sợi quang mới cho hiệu suất ổn định trong hơn 500 giờ xả và sạc lại, duy trì 98% dung lượng sau hơn 1.000 chu kỳ như vậy. Khi kết nối với thiết bị đầu cuối sạc không dây, những pin sợi này có thể sạc không dây hoặc bằng điện thoại thông minh hoặc các thiết bị khác.

Bao bọc các sợi này trong silicon, những pin sợi quang này hoạt động ổn định trong không khí, không thấm nước, có thể cung cấp năng lượng ngay cả khi ngập trong nước. Những lớp vỏ bọc này cũng bảo vệ da người khỏi tác động của pin.

Một tình nguyện viên với các thiết bị điện tử dệt trên áo, cấp nguồn bằng pin vài sử dụng chiếc điện thoại hiển thị đồ họa.

Nhóm nhà khoa học đã tích hợp (dệt) pin sợi quang vào một chiếc áo có nhiều cảm biến, mạch điện và cả một thiết bị đầu cuối sạc không dây. Bộ quần áo có thể đo tín hiệu nhịp tim, nhiệt độ, độ ẩm và thu tín hiệu độ cao, gửi dữ liệu này tới điện thoại thông minh qua Bluetooth, một tình nguyện viên đã mặc và thử khi leo lên đồi, cho thấy pin và các thiết bị có thể hoạt động ngoài trời khi thể dục thể thao.

Trang phục của nguyên mẫu này sử dụng các cảm biến cứng. Trong tương lai, các nhà khoa học đặt mục tiêu phát triển những cảm biến linh hoạt, các loại vải có thể thu năng lượng từ những chuyển động của cơ thể để tạo ra điện, có thể là cả màn hình hiển thị dệt.

Theo Spectrum.IEEE
Copy Link

(0) Bình luận
Nổi bật
Cựu Thứ trưởng Y tế Trương Quốc Cường lĩnh án 4 năm tù
Chuyên trang Đời sống- Hoàng Thiên - 17:51 19/05/2022
Chiều 19/5, Tòa án nhân dân thành phố Hà Nội đã tuyên án phạt cựu Thứ trưởng Bộ Y tế Trương Quốc Cường 4 năm tù về tội “Thiếu trách nhiệm gây hậu quả nghiêm trọng”.
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---