Buzz
Loại pin này được chế tạo từ các axit tự nhiên như chanh, gelatin và kim loại phân hủy sinh học, mang đến hy vọng sẽ cung cấp năng lượng cho các thiết bị đeo và thiết bị cấy ghép y tế thế hệ mới.
Một nhóm nghiên cứu từ Viện Thiết kế và Công nghệ Bền vững Trottier thuộc Đại học McGill, Canada, đã sáng tạo ra loại pin mềm dẻo, có thể uốn cong, giãn ra và phân hủy sinh học trong môi trường.
Thiết kế này nhắm đến việc giải quyết vấn đề lượng rác thải khổng lồ từ các loại pin của các thiết bị đeo hiện nay.
Phó giáo sư Sharmistha Bhadra, giảng viên tại Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính, người giám sát nghiên cứu, chia sẻ: “Chúng tôi sử dụng rất nhiều pin trong các thiết bị đeo ở phòng thí nghiệm. Chúng đều hỏng và phải bỏ đi. Dự án này đặt câu hỏi liệu chúng ta có thể tạo ra một loại pin vừa phân hủy sinh học, vừa đàn hồi, nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả sử dụng không?”
Nhóm nghiên cứu đang tập trung vào việc thay thế các điện cực kim loại nặng trong pin truyền thống bằng vật liệu phân hủy sinh học, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất của pin.
Magie và molypden là hai kim loại phổ biến trong các mẫu pin phân hủy sinh học. Dù dễ phân hủy hơn các kim loại nặng, chúng lại cho hiệu suất thấp. Hơn nữa, trong mẫu pin sử dụng magie, lớp phản ứng trên bề mặt kim loại có thể gây cản trở kết nối giữa điện cực và chất điện giải, làm giảm điện áp và tuổi thọ của pin.
Để khắc phục vấn đề, nhóm nghiên cứu sử dụng hai loại axit tự nhiên là axit citric và axit lactic. Khi kết hợp với gelatin, các axit này ngăn chặn lớp cản trở hình thành và giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của pin.
Nghiên cứu sinh Junzhi Liu, người dẫn đầu công tác phát triển và thử nghiệm pin, giải thích: “Magie có thể tạo ra một lớp phản ứng ngăn cách giữa điện cực và chất điện giải. Chúng tôi đã phát hiện ra rằng có thể phá vỡ lớp này bằng axit citric hoặc axit lactic, từ đó gia tăng tuổi thọ của pin và nâng cao điện áp”.
Để đảm bảo tính linh hoạt cho việc sử dụng hàng ngày, nhóm nghiên cứu pha trộn hỗn hợp axit với gelatin nhằm tạo ra một chất điện giải mềm dẻo và có độ đàn hồi cao.
Sau đó, họ cắt pin theo kiểu dáng kirigami, một kỹ thuật hình học cho phép vật liệu giãn nở và xoắn mà không bị rách vỡ.
Kirigami đã được ứng dụng trong ngành điện tử co giãn, nhưng lại còn khá mới mẻ trong pin phân hủy sinh học. Khi thử nghiệm, thiết kế kirigami cho phép pin giãn nở tới 80% mà không làm giảm hiệu suất.
Nhóm nghiên cứu cũng đã kết nối pin với một cảm biến áp suất để kiểm tra thực tế. Pin tạo ra khoảng 1,3 V, thấp hơn một chút so với pin AA tiêu chuẩn 1,5 V, nhưng vẫn đủ mạnh để vận hành các thiết bị đeo.
Bà cho biết, thiết kế này hoàn toàn phù hợp với các thiết bị cấy ghép y tế, thiết bị đeo mềm và có thể ứng dụng trong các cảm biến IoT (Internet of Things) linh hoạt.
Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm kiếm các đối tác để cùng phát triển công nghệ này. Các bước tiếp theo bao gồm việc thu nhỏ thiết kế để phù hợp với thiết bị cấy ghép, cải thiện hiệu suất và kết hợp pin với mạch điện hoàn toàn phân hủy sinh học.
Phó giáo sư Bhadra chia sẻ: “Mục tiêu chính là giải quyết vấn đề rác thải điện tử ngày càng gia tăng. Nếu bạn ghé thăm các bãi rác, bạn sẽ thấy thiết bị điện tử bỏ đi chất đống qua nhiều năm. Chúng ta không làm tốt công tác tái chế, và phần lớn rác thải này lại bị chuyển đến các quốc gia có thu nhập thấp. Một phần vấn đề có thể được giải quyết nếu chúng ta phát triển các thiết bị điện tử phân hủy sinh học”
Khánh Linh
Theo IE
