Láng giềng Việt Nam chế tạo vật liệu đặc biệt cho phép lưới điện hoạt động mà không cần pin, hỗ trợ giám sát đạt độ chính xác tới 96%
Với hiệu suất vượt trội so với vật liệu thông thường, công nghệ sợi gốm mới có thể trở thành nền tảng cho cảm biến thông minh tự vận hành, hỗ trợ bảo trì lưới điện nhanh hơn và an toàn hơn.
Các nhà khoa học tại Đại học Hà Nam (Trung Quốc) cho biết họ đã phát triển một loại sợi gốm mới có thể nâng cao đáng kể hiệu suất của máy phát nano áp điện (PENGs) – thiết bị khai thác điện năng từ những rung động cơ học.
Theo công bố, loại sợi gốm này giúp tăng gấp 3 lần sản lượng điện của PENGs, mở ra khả năng giám sát lưới điện chính xác mà không cần nguồn cấp điện ngoài.
Máy phát nano áp điện hoạt động dựa trên nguyên lý vật liệu áp điện. Về cơ bản, vật liệu này tạo ra điện khi bị nén, kéo giãn hoặc rung. PENGs sẽ khai thác hiện tượng này từ chuyển động của dây dẫn, máy móc hay thậm chí từ cử động con người để thu năng lượng.
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra sợi gốm dạng nhánh bằng cách phủ lên vật liệu gốm BCZT (barium–calcium–zirconium–titanate) một lớp hạt nano bạc. Cấu trúc lai này giúp cải thiện khả năng phân tách và vận chuyển của điện tích, giống như việc bổ sung thêm “đường dẫn” cho dòng điện và khả năng lưu trữ điện tích tốt hơn.
Cụ thể, vật liệu mới giúp các điện tích trong gốm phân cực mạnh hơn, tạo ra nhiều điện năng hơn. Ưu điểm thứ 2 là cải thiện khả năng vận chuyển nhờ “rào cản Schottky” (ranh giới năng lượng giữa bạc và gốm), vốn có tác dụng giúp dòng điện đi đúng hướng thay vì để chúng phân tán.
Khi trộn sợi gốm này vào nhựa PVDF, thiết bị có thể tạo ra công suất lên tới 96,4 volt và dòng điện 15,52 microamp, cao gấp 3 – 6 lần so với vật liệu thông thường.
Nhóm cũng chế tạo nguyên mẫu để thử nghiệm giám sát đường dây truyền tải điện. Kết quả cho thấy thiết bị có thể khai thác năng lượng từ chính rung động của dây, mà không cần pin. Khi được tích hợp với mạch điện, kết nối không dây và AI, hệ thống có thể phát hiện xem bộ giảm chấn trên dây có hoạt động bình thường, gặp trục trặc hay bị hư hỏng không với độ chính xác 96%.
Dù vậy, đây vẫn là nghiên cứu ở giai đoạn đầu. Để ứng dụng trong thực tế, các nhà khoa học cần tiếp tục tăng sản lượng điện, tích hợp liền mạch với hệ thống điện tử và chứng minh tính ổn định trong điều kiện vận hành phức tạp của lưới điện.
Theo Interesting Engineering
