![[Nghiên cứu] Phát triển thành công pin mềm, đàn hồi, dung lượng cao từ bột gỗ](https://photo.tinhte.vn/store/2015/06/3060503_soft-battery.jpg)
Pin dường như luôn bị tụt lại phía sau so với sự phát triển của các thiết bị điện tử. Do vậy, làm thế nào để nhanh chóng cải thiện vấn đề này là mối quan tâm lớn của giới khoa học cũng như các công ty sản xuất công nghệ. Mới đây, một nhóm nghiên cứu từ Viện Công Nghệ KTH Royal và đại học Stanford đã chế tạo thành công một loại pin mềm, đàn hồi, có khả năng lưu trữ lượng lớn điện tích từ bột gỗ (wood pulp), một loại vật liệu rẻ tiền và có khả năng tái chế cao. Đặc biệt, những viên pin này còn có thể chống sốc và chịu lực tốt hơn rất nhiều so với các viên pin cứng thông thường. Theo đó, chúng vẫn giữ được đầy đủ các tính năng dù có bị nén đến 75%. Kết quả của nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Communications.
Được biết, ngoài những tính năng ưu việt trên, loại vật liệu siêu nhẹ và quan trọng trong quá trình chế tạo loại pin mới này, một loại aerogel từ bột gỗ, cho phép những viên pin này có thể có cấu trúc 3D, mục tiêu đã được theo đuổi hơn 1 thập kỷ nay. Thông thường, những viên pin chỉ có thể đạt được độ mỏng ở một mức nhất định. Tuy nhiên, với cấu trúc 3D thì những giới hạn thông thường đó bị phá bỏ và nó cũng có thể cho phép lưu trữ được nhiều năng lượng hơn trong một không gian nhỏ hơn
Để tạo ra vật liệu aerogel dựa trên gỗ có tính đột phá và là nền tảng cho việc phát triển thành công loại pin mềm này, việc đầu tiên mà nhóm nghiên cứu thực hiện là tách riêng các sợi gỗ (tree fibre), sau đó làm mỏng chúng đi khoảng 1 triệu lần so với độ dày ban đầu. Thành phẩm thu được là các nanocellulose khi đó sẽ được hòa tan và làm đông khô để loại bỏ hơi ẩm. Cuối cùng, chất này được cho qua một công nghệ xử lý giúp ổn định các phân tử để tạo độ bền vững. Kết quả sẽ thu được một loại vật liệu giống như bọt biển hay miếng xốp rửa bát (foam-like material) được gọi là aerogel với đặc tính vừa khỏe, vừa nhẹ, và vừa xốp.
Bên cạnh khả năng chống sốc và va chạm, theo các nhà khoa học, loại vật liệu aerogel mới để làm pin này còn có diện tích bề mặt rất lớn. Ước tính, một decimeter khối (dm3) aerogel này có thể bao phủ gần hết một sân bóng đá. Tuy nhiên, thực tế để trở thành nguyên liệu sản xuất pin, aerogel cần phải được pha thêm một loại mực dẫn điện nữa, bởi như các bạn biết, bột gỗ không thể dẫn điện. Max Hamedi thuộc viện công nghệ KTH Royal, và là người dẫn đầu nghiên cứu cho biết: “ Chúng tôi sử dụng một công nghệ cực kỳ chính xác, gần đến mức nguyên tử, để bổ sung một loại mực dẫn điện vào trong aerogel. [Với công nghệ này] Bạn có thể phủ [mực] lên toàn bộ bề mặt bên trong”
Các nhà nghiên cứu cho biết, một trong những ứng dụng tiềm năng của sản phẩm là sử dụng trong ngành công nghệ ô tô điện. Ngoài ra nó thậm chí có thể được tích hợp cả ở trên quần áo để người dùng có thể sạc các thiết bị ngay trên đường đi. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều việc cần phải làm để có thể đưa sản phẩm này ra thị trường.
Được biết, ngoài những tính năng ưu việt trên, loại vật liệu siêu nhẹ và quan trọng trong quá trình chế tạo loại pin mới này, một loại aerogel từ bột gỗ, cho phép những viên pin này có thể có cấu trúc 3D, mục tiêu đã được theo đuổi hơn 1 thập kỷ nay. Thông thường, những viên pin chỉ có thể đạt được độ mỏng ở một mức nhất định. Tuy nhiên, với cấu trúc 3D thì những giới hạn thông thường đó bị phá bỏ và nó cũng có thể cho phép lưu trữ được nhiều năng lượng hơn trong một không gian nhỏ hơn
Để tạo ra vật liệu aerogel dựa trên gỗ có tính đột phá và là nền tảng cho việc phát triển thành công loại pin mềm này, việc đầu tiên mà nhóm nghiên cứu thực hiện là tách riêng các sợi gỗ (tree fibre), sau đó làm mỏng chúng đi khoảng 1 triệu lần so với độ dày ban đầu. Thành phẩm thu được là các nanocellulose khi đó sẽ được hòa tan và làm đông khô để loại bỏ hơi ẩm. Cuối cùng, chất này được cho qua một công nghệ xử lý giúp ổn định các phân tử để tạo độ bền vững. Kết quả sẽ thu được một loại vật liệu giống như bọt biển hay miếng xốp rửa bát (foam-like material) được gọi là aerogel với đặc tính vừa khỏe, vừa nhẹ, và vừa xốp.
Bên cạnh khả năng chống sốc và va chạm, theo các nhà khoa học, loại vật liệu aerogel mới để làm pin này còn có diện tích bề mặt rất lớn. Ước tính, một decimeter khối (dm3) aerogel này có thể bao phủ gần hết một sân bóng đá. Tuy nhiên, thực tế để trở thành nguyên liệu sản xuất pin, aerogel cần phải được pha thêm một loại mực dẫn điện nữa, bởi như các bạn biết, bột gỗ không thể dẫn điện. Max Hamedi thuộc viện công nghệ KTH Royal, và là người dẫn đầu nghiên cứu cho biết: “ Chúng tôi sử dụng một công nghệ cực kỳ chính xác, gần đến mức nguyên tử, để bổ sung một loại mực dẫn điện vào trong aerogel. [Với công nghệ này] Bạn có thể phủ [mực] lên toàn bộ bề mặt bên trong”
Các nhà nghiên cứu cho biết, một trong những ứng dụng tiềm năng của sản phẩm là sử dụng trong ngành công nghệ ô tô điện. Ngoài ra nó thậm chí có thể được tích hợp cả ở trên quần áo để người dùng có thể sạc các thiết bị ngay trên đường đi. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều việc cần phải làm để có thể đưa sản phẩm này ra thị trường.
Nguồn: ScienceDaily, IFLScience
