Pin dạng lỏng có thể định hình lại thế giới thiết bị thông minh

[trungthuc]

Các chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Linköping, Thụy Điển đã nghiên cứu chế tạo ra một loại pin mềm dẻo, có cấu kết giống như kem đánh răng, với khả năng uốn cong và tạo ra đủ dạng hình dáng.

Nghiên cứu mới này vừa được cho công bố trên tạp chí Science Advances, đánh dấu một bước ngoặt đột phá trong kỹ thuật lưu trữ điện năng: phát minh loại pin mềm dẻo với điện cực ở thể lỏng, có thể tạo ra đủ mọi hình dáng thông qua kỹ thuật in 3D. Khác biệt hoàn toàn với các loại pin truyền thống, thiết kế mới này mở ra tiềm năng cho kết hợp vào các thiết bị có hình thức ngoài truyền thống như thiết bị y tế đeo được, robot với thân mềm và nhiều ứng dụngkỹ nghệ linh động khác.

"Kết cấu của pin này tương tự như kem đánh răng. Vật liệu này có thể được đem sử dụng trong máy in 3D để tạo ra hình dáng pin theo mọi ý tưởng, mở ra cơ hội cho một kỹ thuật hoàn toàn mới mẻ", tiến sĩ Aiman Rahmanudin, Phó giáo sư tại Đại học Linköping, cho biết.

Các chuyên gia dự báo rằng, trong vòng 10 năm sắp tới, sẽ có hơn một ngàn tỷ thiết bị được kết nối với Internet. Bên cạnh các thiết bị thông dụng như điện thoại di động, đồng hồ thông minh và máy tính, xu hướng này còn mở rộng sang các sản phẩm y tế đeo được như máy bơm insulin, máy tạo nhịp tim, máy trợ thính và hàng loạt cảm biến theo dõi sức khỏe khác.

(Minh họa)

Loại pin mới này tuy không hoàn toàn ở dạng lỏng, nhưng có độ linh hoạt cao, cho phép nén, bơm hoặc in thành nhiều hình dạng khác nhau. Cấu trúc này bảo đảm ổn định việc điện hóa ngay cả khi pin bị kéo giãn, xoắn hay uốn cong, từ đó giúp cho nó hoạt động hiệu quả trong những môi trường mà loại pin thông dụng không thể thích nghi được.

Thành phần của pin bao gồm các điện cực dạng gel và chất điện ly dẫn ion. Các hạt vật liệu năng lượng trong gel được cho phân tán ra đều, giúp duy trì mật độ điện năng ổn định trong toàn bộ cấu trúc. Khi được in 3D, pin không chỉ có thể được cho tùy chỉnh về kích thước và hình dạng mà còn có khả năng kết hợp trực tiếp vào các bề mặt cong, mềm, điều mà các thiết kế pin hiện tại chưa thể đáp ứng. Pin có thể cho sạc và xả hơn 500 lần mà vẫn duy trì hiệu suất ổn định, đồng thời có thể cho kéo dài gấp đôi chiều dài mà không gây ảnh hưởng đến khả năng hoạt động.

Đáng chú ý, các chuyên gia nghiên cứu cho biết, loại nguyên liệu thô được sử dụng trong pin rất dồi dào, bởi vì vật liệu chính là polymer liên hợp và lignin. Việc tái sử dụng lignin, một sản phẩm phụ trong ngành kỹ nghệ giấy để chế tạo ra một vật liệu có giá trị cao như pin, đã góp phần thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn và tạo ra giải pháp bền vững thay thế cho các kỹ thuật hiện tại. Mặc dù sản phẩm hiện nay mới chỉ ở quy mô phòng thí nghiệm, nhưng với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật mới về vật liệu và in 3D, khả năng để cho thương mại hóa loại pin lỏng này có thể đến sớm hơn mức dự kiến.