Hợp chất làm từ tinh bột chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện

Các nhà khoa học đã sử dụng một hợp chất được tạo ra từ một dẫn xuất tinh bột và muối nở để giúp chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng.

Phương pháp do các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Daegu Gyeongbuk (DGIST) cùng các đồng nghiệp tại Hàn Quốc và Ấn Độ phát triển, tiết kiệm chi phí và tương thích sinh học, đồng thời có thể giúp sạc các thiết bị điện tử năng lượng thấp như máy tính và đồng hồ.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Vật liệu Chức năng Nâng cao. Kỹ sư chế tạo người máy của DGIST, Hoe Joon Kim, giải thích: “Máy phát điện nano điện ma sát thu năng lượng cơ học và chuyển nó thành dòng điện. Nhưng sử dụng nhiều vật liệu trong các thiết bị này được coi là nguy cơ sinh học và không thích hợp cho các ứng dụng đeo trên người.

Máy phát điện nano điện ma sát của chúng tôi kết hợp cyclodextrin, sử dụng một vật liệu xanh rộng rãi để phân phối thuốc vào cơ thể con người, làm cho nó thân thiện với môi trường và không gây tác hại".

Cyclodextrin là một hợp chất polysaccharide được sản xuất từ ​​tinh bột. Các nhà khoa học đã sử dụng nó để liên kết các ion natri với nhau được gọi là khung kim loại-hữu cơ (MOF). MOFs tạo thành vật liệu xốp được sử dụng rộng rãi trong lưu trữ khí, xúc tác và cảm biến.

Cụ thể, Kim và nhóm của ông đã áp dụng sóng siêu âm cho hỗn hợp cyclodextrin và natri bicarbonate trong nước. Sau đó, họ thêm axit trimesic và áp dụng một vòng siêu âm ngắn khác. Quá trình xảy ra ở nhiệt độ phòng và dẫn đến sự hình thành MOF từ các ion natri liên kết với nhau bằng các liên kết cyclodextrin.

Nhóm nghiên cứu đã kết hợp MOF vào một máy phát điện nano bằng cách phủ nó lên một điện cực đồng, đặt trên một đế nhựa polyethylene terephthalate (PET). Đối diện với lớp MOF là lớp Teflon được đặt trên một điện cực đồng thứ hai cũng được gắn vào một tấm PET. Hai mặt của máy phát điện nano mở và đóng theo các chuyển động, chẳng hạn như đi bộ hoặc chạy bộ. Mỗi lần MOF tiếp xúc với Teflon dẫn đến trao đổi các electron và tạo ra dòng điện. Quá trình này được gọi là hiệu ứng ma sát.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết bị này bằng cách gắn nó vào giày, ba lô, đầu gối và bụng của một người. Họ phát hiện ra rằng, nó có thể thu năng lượng cơ học từ đi bộ, chạy bộ, uốn dẻo và thậm chí từ một số động tác yoga thông thường.

Thiết bị này có thể điều khiển các thiết bị điện tử tiêu thụ điện năng thấp như đồng hồ đeo tay kỹ thuật số, tỷ trọng kế và máy tính. Kim cho biết: “Bộ Tài chính của chúng tôi mở rộng danh mục các vật liệu điện ma sát. Ông và nhóm của mình có kế hoạch tiếp tục tìm kiếm các vật liệu tương thích sinh học được sử dụng trong các ứng dụng đeo trên người.

Họ cũng đang nghiên cứu phát triển các siêu tụ điện có thể lưu trữ năng lượng do các máy phát điện nano điện ma sát tạo ra. Ông nói: “Sử dụng máy phát điện nano và siêu tụ điện cùng nhau, chúng tôi tin rằng chúng tôi có thể phát triển các hệ thống năng lượng thế hệ tiếp theo cho thiết bị điện tử đeo được, thiết bị sinh học và rô bốt.

Viện Công nghệ Daegu Gyeongbuk

Thanh Bình dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ