Với sự phổ biến ngày càng tăng của công nghệ đeo được, nhu cầu về vật liệu điện tử linh hoạt cũng đang tăng nhanh. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Queensland (QUT) của Úc gần đây đã công bố một nghiên cứu mới trên tạp chí (Nature Communications), trong đó họ đã thành công trong việc phát triển một loại vật liệu bán dẫn linh hoạt mới có khả năng chuyển đổi hiệu quả nhiệt năng của cơ thể thành năng lượng điện, mở đường cho tương lai của các thiết bị đeo được không cần pin.
Mục lục
Sự đổi mới đến từ “kỹ thuật khoảng trống” – Điều khiển không gian nguyên tử để nâng cao hiệu suất nhiệt điện.
Điểm mấu chốt của đột phá công nghệ này nằm ở “Kỹ thuật khoảng trống (Vacancy Engineering)”, tức là điều chỉnh các tính chất nhiệt, điện và cơ học của vật liệu bằng cách kiểm soát chính xác các khoảng trống/khoảng thiếu giữa các nguyên tử trong cấu trúc tinh thể. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng hợp kim bạc-đồng (thallium, selen, lưu huỳnh) làm nền tảng, đây là một loại vật liệu bán dẫn được cấu tạo từ bạc, đồng, thallium, selen và lưu huỳnh. Bằng cách điều chỉnh không gian nguyên tử bên trong, vật liệu này vừa có độ mềm dẻo, uốn cong được vừa sở hữu tính chất nhiệt điện xuất sắc.
Tiến sĩ Li Nanhai từ Đại học Công nghệ Queensland (QUT) giải thích rằng việc điều khiển các khoảng trống không chỉ nâng cao hiệu suất chuyển đổi nhiệt thành điện của vật liệu mà còn mang lại cho vật liệu tính dẻo dai và khả năng co giãn xuất sắc. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế các thiết bị đeo được phù hợp với cơ thể con người và có khả năng phát điện ổn định.
Được sản xuất bằng phương pháp nung chảy đơn giản, có thể dán trực tiếp lên cơ thể để sử dụng.
Khác với các quy trình sản xuất phức tạp truyền thống, vật liệu này có thể được tổng hợp thông qua phương pháp nung chảy đơn giản và hiệu quả về chi phí, mang lại giá trị thực tiễn. Để kiểm chứng tiềm năng ứng dụng thực tế của nó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một số thiết bị linh hoạt mini có thể gắn trực tiếp lên cánh tay con người và tạo ra điện năng ổn định.
Ngoài Tiến sĩ Li, các thành viên trong nhóm còn bao gồm Tiến sĩ Shi Xiaolei, Liu Siqi, Cao Tianyi, Zhang Min, Lyu Wanyu, Liu Weidi, Qi Dongchen và Giáo sư hướng dẫn Chen Zhigang. Nghiên cứu này được thực hiện tại Khoa Hóa học và Vật lý của Đại học Công nghệ Queensland (QUT), Trung tâm Khoa học Vật liệu, và Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Điện Trung hòa Carbon và Phát thải Bằng Không của Hội đồng Nghiên cứu Úc (ARC).
Kết hợp linh hoạt và hiệu suất, giải quyết vấn đề lâu nay của các thiết bị đeo.
Một trong những thách thức cốt lõi của công nghệ đeo được là làm thế nào để cung cấp nguồn điện ổn định và liên tục đồng thời duy trì tính linh hoạt và thoải mái của thiết bị. Cơ thể con người, với tư cách là một nguồn nhiệt ổn định, đặc biệt tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể khi vận động. Nếu có thể khai thác được điều này, nó sẽ trở thành nguồn năng lượng lý tưởng cho các thiết bị đeo được.
Giáo sư Chen Zhigang cho biết, các vật liệu nhiệt điện linh hoạt chủ đạo trong quá khứ chủ yếu là vật liệu hữu cơ hoặc màng vô cơ mỏng manh, cả hai đều gặp phải hạn chế về hiệu suất hoặc độ bền. Trong khi đó, hợp kim bạc-đồng (thallium, selen, lưu huỳnh) được sử dụng trong nghiên cứu này là một loại vật liệu vô cơ hiếm, không chỉ có khả năng chuyển đổi nhiệt điện xuất sắc mà còn sở hữu độ linh hoạt và độ dẻo dai tuyệt vời, cho thấy tiềm năng trở thành vật liệu lõi cho các thiết bị nhiệt điện đeo được trong tương lai.
Nhìn về tương lai: Thiết bị nhiệt điện linh hoạt có thể bước vào kỷ nguyên không cần pin?
Với sự phát triển liên tục của công nghệ điện tử linh hoạt và thiết bị đeo được, ứng dụng của vật liệu nhiệt điện sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng. Nhóm nghiên cứu của Đại học Công nghệ Queensland đã trình bày trong một nghiên cứu khác được công bố trên tạp chí Science về một loại màng mỏng linh hoạt siêu mỏng có thể sử dụng nhiệt độ cơ thể để cung cấp năng lượng, hứa hẹn thay thế pin truyền thống và mang lại thiết kế thiết bị nhẹ hơn, thân thiện với môi trường hơn.
Giáo sư Trần chỉ ra: “Chìa khóa để phát triển công nghệ nhiệt điện linh hoạt nằm ở việc khám phá các khả năng và sự kết hợp vật liệu khác nhau. Điều này không chỉ là sự tiến bộ công nghệ trong chuyển đổi năng lượng mà còn đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới việc loại bỏ pin trong công nghệ đeo được trong tương lai.”
Tài liệu tham khảo
- Sử dụng phương pháp “kỹ thuật vị trí trống” của nguyên tử để phát triển loại bán dẫn linh hoạt mới.
- Scientists Unlock New Flexible Semiconductor Using Atomic “Vacancy Engineering”
- “Dự án Kỹ thuật Chiến lược về Vị trí Trống đã thúc đẩy sự phát triển của vật liệu nhiệt điện AgCu(Te, Se, S) có độ dẻo dai kỷ lục”, Tác giả: Nan-Hai Li, Xiao-Lei Shi, Si-Qi Liu, Meng Li, Tian-Yi Cao, Min Zhang, Wan-Yu Lyu, Wei-Di-Di Tu Liu, DongChen Qi. Tháng 25, tháng 3, tháng 3 3993 Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-025-58104-x
(Nguồn hình ảnh chính:AI)
Về mài mòn: Chúng tôi cung cấp các điều chỉnh tùy chỉnh để điều chỉnh tỷ lệ theo nhu cầu gia công, nhằm đạt hiệu quả tối đa.
Hãy liên hệ với chúng tôi, sẽ có chuyên gia hỗ trợ giải đáp cho bạn.
Nếu cần báo giá tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi.
Thời gian hỗ trợ khách hàng: Thứ Hai đến Thứ Sáu, từ 09:00 đến 18:00.
phone：07 223 1058
Nếu có chủ đề muốn tìm hiểu hoặc không thể nói rõ qua điện thoại, hãy nhắn tin trực tiếp qua Facebook nhé~~
honway fb：https://www.facebook.com/honwaygroup
Các bài viết mà bạn có thể quan tâm…
[wpb-random-posts]
