Các nhà khoa học phát triển loại sàn gỗ mới có thể tạo ra năng lượng khi có người bước đi phía trên. Nghiên cứu công bố trên tạp chí Matter hôm 1/9.
Thử nghiệm giẫm lên ván gỗ để thắp sáng bóng đèn. (Video: Matter)
Nhóm chuyên gia biến những tấm ván sàn thành máy phát điện nano bằng cách xếp từng lớp gỗ và điện cực. Khi các lớp gỗ đặc biệt bị giẫm lên, chúng sẽ tạm thời tích điện. Quá trình kết nối và ngắt kết nối điện khi các tấm ván bị giẫm như vậy gây ra hiệu ứng điện ma sát (triboelectric), kích hoạt dòng chảy electron.
Phương pháp này sẽ trở nên đơn giản hơn nhiều với một số vật liệu khác không phải gỗ. “Gỗ về cơ bản là vật liệu triboneutral, nghĩa là không thực sự có xu hướng thu nhận hay làm mất electron. Vì vậy việc tạo ra sàn gỗ có khả năng hút và mất electron là một thách thức”, giáo sư Guido Panzarasa, nhà khoa học vật liệu tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) và Phòng thí nghiệm Công nghệ và Khoa học Vật liệu Liên bang Thụy Sĩ, cho biết.
Panzarasa cùng đồng nghiệp giải quyết vấn đề này bằng cách phủ polydimethylsiloxane, loại silicon dễ dàng thu nhận electron, lên một lớp gỗ. Với lớp gỗ khác, họ thêm vào các tinh thể nano ZIF 8 dễ mất electron.
Nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm nhiều loại gỗ để xem loại nào kết hợp với các lớp phủ mang lại đặc tính điện ma sát tốt hơn. Thử nghiệm cho thấy gỗ vân sam qua xử lý sẽ tạo ra lượng điện gấp 80 lần gỗ tự nhiên. Máy phát điện nano từ sàn gỗ có thể hoạt động hiệu quả trong 1.500 chu kỳ.
Sàn gỗ có thể giúp thắp sáng đèn và vận hành các thiết bị điện nhỏ trong nhà.
Để chứng minh tiềm năng của công nghệ mới, nhóm nhà khoa học sử dụng máy phát điện sàn gỗ không lớn hơn một mảnh giấy để sản xuất điện từ bước chân và cung cấp cho một bóng đèn. Như vậy, sàn gỗ có thể giúp thắp sáng đèn và vận hành các thiết bị điện nhỏ trong nhà.
“Mục tiêu của chúng tôi là chứng minh khả năng thay đổi gỗ bằng các quá trình tương đối thân thiện với môi trường để tạo ra điện ma sát. Gỗ vân sam rẻ, sẵn có và mang những đặc tính cơ học thuận lợi. Phương pháp mới khá đơn giản và có thể mở rộng ở quy mô công nghiệp. Đó chỉ là vấn đề kỹ thuật mà thôi”, Panzarasa nói.
Nhóm chuyên gia đang thử nghiệm những cách xử lý khác nhau nhằm tìm ra phương án thân thiện với môi trường nhất để sử dụng các máy phát điện sàn gỗ cho nhà ở và công trình thông minh.
“Ban đầu chúng tôi tập trung vào nghiên cứu căn bản, nhưng cuối cùng, nghiên cứu mà chúng tôi thực hiện sẽ mang lại các ứng dụng thực tế. Mục tiêu cuối cùng là tìm hiểu tiềm năng của gỗ ngoài những gì đã biết và tạo ra những đặc tính mới phục vụ cho các tòa nhà thông minh bền vững trong tương lai”, Panzarasa nói.