Triển vọng công nghệ pin kéo dãn cho thiết bị đeo

Công nghệ sản xuất pin mới có thể kéo dãn ứng dụng nghệ thuật cắt giấy Kirigami hứa hẹn sẽ đem đến một tiềm năng đột phá dành cho các thiết bị đeo trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu thiết kế vật liệu đến từ trường ĐH. Michigan (Mỹ) đang bắt tay vào nghiên cứu một loại dây dẫn (vật liệu dẫn điện) có khả năng kéo giãn và linh hoạt. Dây dẫn là vật liệu vô cùng quan trọng trên nhiều thiết bị điện tử hiện đại ngày nay từ smartphone cho tới TV.

Dưới góc độ tiếp cận vi mô, các nhà nghiên cứu đang chế tạo ra một loại dây dẫn lấy niềm cảm hứng từ nghệ thuật cắt giấy Nhật Bản Kirigami, có thể phân phối lực đều trên một diện tích rộng lớn hơn.

Theo tiến sỹ Nicholas Kotov, giáo sư kỹ thuât tại ĐH. Michigan cho hay, những điểm căng khác nhau và không rõ rệt chính là trở ngại lớn nhất khi thiết kế những loại vật liệu có khả năng uốn dẻo.

"Thông thường sức căng (của dây dẫn) có thể chịu đựng được là khoảng 2%. Nhưng khi chúng tôi áp dụng bằng các mô hình của nghệ thuật Kirigami lên các tấm dây dẫn, chúng thực sự có thể làm tăng sức căng một cách đáng kể", tiến sỹ Kotov cho biết thêm.

Các nghiên cứu trên đã được công bố trên tạp chí Nature Materials và theo thông tin chia sẻ, nguyên mẫu tấm composite dây dẫn thực sự có thể chịu được lực căng lên tới 370%, tăng từ mức 4% ban đầu có thể chịu đựng được.

Tiến sỹ Nicholas Kotov cùng các đồng sự tại ĐH Michigan (Mỹ).

Trong phương pháp này, bản thân vật liệu có thể tự co dãn và phân phối lực một cách dễ dàng. Tuy nhiên nhằm để tránh những khoảng trống có thể bị tạo ra trên màn hình plasma, Kotov cho biết những vật liệu này sẽ cần phải được tạo lớp và cắt giảm kích thước đi khá nhiều so với nguyên mẫu.

Mặc dù công nghệ này vẫn còn khá xa vời đối với các sản phẩm thương mại, nhưng ý tưởng này hứa hẹn sẽ là "kim chỉ nan" cho vô số những ứng dụng thực tế trong tương lai.

Trong khi đó, một nhóm nghiên cứu khác đến từ trường ĐH bag Arizona cũng đang tập trung vào việc tái thiết kế loại pin lithium-ion bằng việc ứng dụng nghệ thuật Kirigami. Nhưng thay vì cắt gọt vật liệu, nhóm nghiên cứu đang tính tới việc thay đổi hình dạng vật liệu giúp chúng có thể kéo dãn một cách dễ dàng.

Theo tiến sỹ Hanqing Giang, phó giáo sư tại ĐH bang Arizona, nhóm nghiên cứu của ông đã chế tạo ra được một thỏi pin lithium-ion dung lượng 400 mAh có khả năng nâng gấp đôi công suất của một chiếc đồng hồ thông minh hiện nay. Ông cũng hy vọng, thiết kế vật liệu pin mới của ông có thể giúp tiết kiệm không gian và làm mỏng hóa phần cứng bên trong đồng hồ.

Jiang, người công bố nghiên cứu ứng dụng nghệ thuật gấp giấy Kirigami vào việc chế tạo pin ví kỹ thuật cắt vật liệu dẫn điện giống như cắt một loạt búp bê giấy trong một dự án nghệ thuật dành cho trẻ em.

Bằng phương pháp này, nhóm nghiên cứu từ ĐH. bang Arizona hy vọng có thể tạo ra được pin có khả năng uốn dẻo và kích thước không quá dày. Giới hạn về kích thước của pin giờ đây không còn là điều quá đáng lo mà vấn đề khối lượng mới đang là điều mà các nhà nghiên cứu tiếp tục quan tâm đến.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu đã cấp phép quyền sử dụng công nghệ này cho một số công ty ít tên tuổi, đồng thời tiếp tục tập trung nghiên cứu thêm cho các thiết bị đeo và điện tử tiêu dùng.