Tháng 02, 2018
Thứ hai
Thứ Ba, ngày 08/12/2015 18:00 PM (GMT+7)

Không tưởng khi năng lượng được lưu trữ trong tờ giấy

Vật liệu này mỏng như một tờ giấy và có khả năng lưu trữ được lượng điện năng đáng kể.

Không tưởng khi năng lượng được lưu trữ trong tờ giấy - 1

Giấy điện sẽ là phương pháp dự trữ năng lượng trong tương lai. Nguồn: Linköping University

Các nhà khoa học ở Thụy Điển đã phát triển một loại công nghệ gây sửng sốt mà họ đặt tên là "giấy điện". Vật liệu này mỏng như một tờ giấy và có khả năng lưu trữ được lượng điện năng đáng kể.

Một tờ giấy điện có đường kính khoảng 15 cm và độ dày xấp xỉ 0,5 mm có thể lưu trữ được 1 đơn vị fara điện dung. Các nhà khoa học đang ứng dụng loại vật liệu này với cách thức tương tự như những siêu tụ điện được sử dụng trong các thiết bị điện tử ngày nay.

Vật liệu này được làm từ xenlulo vi phân tử (nanocellulose) kết hợp cùng với polymer dẫn điện. Sau khi dùng hết lượng điện năng dự trữ, các tờ giấy điện có thể được sạc lại để tái sử dụng. Mỗi tờ giấy có thể được tái sử dụng như vậy hàng trăm lần. Và tính chất nổi bật nhất của loại vật liệu này là nó chỉ mất một vài giây để nạp đầy năng lượng trở lại.

Loại màng mỏng có chức năng như tụ điện đã được phát triển trong một thời gian khá dài. Nhưng đây là chính là thế hệ màng có khả năng dự trữ năng lượng hoàn thiện nhất. Các nhà khoa học đang tiếp tục cải tiến loại vật liệu này và thử nghiệm sản xuất những tấm màng có độ dày nhiều hơn nhằm tăng cường khả năng dự trữ điện.

Các tờ giấy điện có bề ngoài giống như những tờ giấy màu đen. Nhưng khi chạm vào, nó khiến chúng ta có cảm giác giống như bằng nhựa dẻo. Tuy nhiên, giấy điện lại thể hiện những tính chất vật lý và cơ học giống như những tờ giấy bình thường. Điển hình như về độ dẻo dai, những tờ giấy điện có thể được gấp lại nhiều lần mà không bị ảnh hưởng đến cấu trúc cũng như khả năng lưu trữ năng lượng. Thậm chí các nhà khoa học còn đem gấp chúng thành hình thiên nga origami (phong cách xếp giấy nghệ thuật của Nhật Bản).

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra các tờ giấy điện bằng cách phá vỡ và tách rời các sợi cấu trúc xenlulo bằng nước có áp suất cao. Những sợi xenlulo này chỉ có đường kính vào khoảng 20 nanomet. Sau đó họ thêm vào hỗn hợp dung dịch một loại polymer có khả năng tích điện. Chất polymer này sẽ dần dần tạo thành một lớp phủ mỏng trên các sợi xenlulo.

Các sợi xenlulo sau khi được phủ polymer có sự sắp xếp khá lộn xộn. Khi đó, lượng chất lỏng tồn tại trong khoảng trống giữa các sợi có chức năng như một chất điện phân.

Các nhà khoa học khẳng định rằng phát minh giấy điện đánh dấu một bước phát triển mới trong lĩnh vực dẫn điện đồng bộ cả ion và electron. Vật liệu này sẽ mang đến những tác động sâu sắc về cách thức lưu trữ điện năng trong các thiết bị điện tử có kích thước nhỏ như điện thoại, máy tính bảng. Với những nghiên cứu chuyên sâu trong tương lai, loại giấy này sẽ ngày càng được cải tiến nhằm đáp ứng được nhu cầu điện công suất cao.

Ở những loại pin và tụ điện mà chúng ta đang sử dụng hiện nay có chứa một lượng lớn kim loại và các hóa chất độc hại. Nhưng loại giấy điện này lại được làm từ những vật liệu khá đơn giản: chất xenlulo và polymer có khả năng phân hủy và tái sử dụng.

Theo các nhà nghiên cứu, loại giấy này rất nhẹ, trong thành phần không hề có hóa chất nguy hiểm hoặc những kim loại nặng, và đồng thời có khả năng chống thấm nước. Các nhà khoa học hiện đang tìm cách xây dựng một quy trình công nghiệp nhằm sản xuất loại giấy này trên quy mô lớn.

Tương tự như bột giấy thông thường, khi sản xuất trong công nghiệp, vật liệu này cần phải được khử nước trước khi dàn mỏng. Nhưng nếu làm mất nước thì chúng sẽ không còn khả năng dự trữ điện. Nếu các nhà khoa học có thể giải quyết được vấn đề này, thì với sự giúp đỡ của các đối tác thương mại, giấy điện sẽ trở thành một phát minh được sử dụng cực kì rộng rãi trong tương lai.

Phan Thanh (Science Alert)

Tin đọc nhiều

Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...
Sao lưu và phục hồi tin nhắn đã xóa trên Zalo Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn có thể phục hồi lại toàn...
Mùng 3 Tết, gặp gỡ người "thầy" đặc biệt trong giới khởi nghiệp “Mùng 1 Tết cha, mùng 2 Tết mẹ, mùng 3 Tết thầy”. Nhân dịp...
Khủng long bạo chúa không thể chạy vì lý do không ngờ Hai nghiên cứu mới đây cho thấy rằng việc khủng long...