Các nhà khoa học tại Georgia Tech do ông Zhong Lin Wang lãnh đạo đã tạo nên sợi thu năng lượng - chủ yếu gồm các vật liệu dùng trong may mặc như polyeste, bông, tơ tằm và len - có thể được dệt thành vật liệu dệt màu sáng, có thể giặt được và tạo ra điện năng. Các vật liệu này có thể thu năng lượng từ việc bạn đi bộ cùng thú cưng hoặc vẫy cánh tay, để xạc điện cho các dụng cụ có thể mặc/đeo trên người.
Các loại vải này có thể may được vào bít tất, áo nỉ, và các loại quần áo khác và sau đó được dùng để thu năng lượng để nạp điện cho cảm biến y tế có thể mặc/đeo trên người, đồng hồ thông minh hoặc điện thoại di động.
Sợi được dựa trên một dụng cụ mà Wang lần đầu tiên phát triển vào năm 2012 được gọi là máy phát điện ma sát, tận dụng ưu thế của tĩnh điện tích tụ từ ma sát giữa hai vật liệu khác nhau. Thiết kế tương đối đơn giản, yêu cầu một chất dẫn điện (thường là kim loại) và vật liệu điện môi (thường là polyme) đặt gần nhau. Các vật liệu điện môi thường là vật liệu cách điện nhưng điện tích tĩnh có thể tích tụ trên các bề mặt của chúng.
Khi hai vật liệu cùng di chuyển lại gần nhau thì các điện tử nhảy từ vật liệu điện môi sang vật liệu dẫn điện. Khi hai vật liệu di chuyển ra xa nhau, các điện tử này chảy vào một tụ điện để lưu trữ điện tích hoặc một mạch để tạo nên điện năng. Các máy phát điện này có thể thu được 10 milioat trên một mét vuông. Không phải là nhiều, nhưng một máy phát điện ma sát có kích thước một áo jacket có thể tạo nên 10 mW chỉ từ “cử động làm quần áo sột soạt” của người mặc - đủ để cấp điện cho các cảm biến nhỏ hoặc để gửi một lượng dữ liệu tới bên nhận cách đó chỉ vài trăm mét.
Nghiên cứu về vật liệu dệt thu năng lượng đôi khi bỏ qua mối quan ngại thực tiễn như là tính thoát ẩm, nhu cầu của người thiết kế quần áo cắt và may vật liệu giống như là các loại vải khác, và tác động mạnh của máy giặt. Ông Wang thừa nhận rằng ông có thể tạo nên sợi điện ma sát bằng cách bọc một dây thép không rỉ mềm dẻo, mảnh có đường kính chừng 50 micromet bằng một vật liệu như là polyeste hoặc bông. Ở bên ngoài của sợi, “chúng tôi có thể thay thế bất kỳ vật liệu nào miễn là nó cách điện”, ông Wang nói.
Nhóm của ông Wang đã dùng máy của ngành dệt để bọc dây thép bằng xơ và dệt sợi sản xuất ra thành vật liệu dệt. “Vải điện” này có thể phát điện theo hai cách. Khi sợi bị kéo giãn và thả ra, lớp cách điện bên ngoài di chuyển gần hơn tới lõi thép, sau đó đi ra xa, tạo nên một dòng điện nhỏ. Dòng điện cũng được tạo ra khi hai lớp vải - như là ống tay áo và thân áo nỉ - chà sát vào nhau. Năng lượng này có thể được một tụ điện nằm trên vải bắt giữ hoặc được gửi qua một dây kim loại đính trên áo tới một dụng cụ khác.
Để thử nghiệm tiềm năng phát điện của các vật liệu dệt này, các nhà nghiên cứu đã may một miếng nhỏ vải phát điện được làm từ xơ spandex co giãn vào miếng lót giày và một miếng khác vào ống tay áo. Bit tất có thể xạc điện cho tụ điện tới một Vôn sau chừng 19 giây đi bộ. Vải làm việc ở độ ẩm tới 90%, nên vải có thể vẫn làm việc khi ra mồ hôi. Vải cũng chịu được 120 chu kỳ trong máy giặt - nhưng nó chỉ được phơi khô trên dây.
Ông Wang nói ông đang tiếp xúc với các đối tác công nghiệp để thương mại hóa vải này cho quần áo vận động viên và để xạc điện cho các dụng cụ monitor sức khỏe có thể mặc/đeo trên người.
Nguồn: Vinatex.com
