Phát triển thành công sợi dệt quần áo có thể lưu trữ năng lượng

Quần áo thông minh đã được nghiên cứu trong nhiều năm qua với những thứ như mạch điện, màn hình dẻo hay cảm biến. Vậy pin thì sao? Các kỹ sư tại Đại học Drexel và Viện Hải quân Hoa Kỳ đã tìm cách tạo ra những sợi vải dệt chứa nguyên tử carbon với khả năng lưu trữ năng lượng.

Theo những nghiên cứu trước đây, quần áo thông minh thường được đính kèm cảm biến và dùng nguồn điện ngoài để hoạt động, chẳng hạn như một thỏi pin Li-ion. Để giải quyết vấn đề năng lượng nhưng không cần đến pin ngoài, nhóm nghiên cứu đã tích hợp các nguyên tử carbon vào nhiều loại sợi khác nhau để có thể dệt thành quần áo.

Nhóm nghiên cứu tại Đđại học Drexel đã nhúng carbon hoạt hóa vào sợi bằng một quy trình gọi là gắn kết sợi tự nhiên (NFW), trong đó các sợi gốc cellulose như cotton, lanh, tre hay viscose sẽ được phủ lên một chất lỏng ion. Điều này cho phép các nguyên tử carbon gắn kết vào cấu trúc sợi. Mặc dù quy trình này trải qua nhiều bước nhưng nhóm nghiên cứu đã chế tạo một cỗ máy thực hiện quy trình NFW và nó có thể nhả ra các sợi vải nhúng carbon theo từng mét.

Theo nhóm nghiên cứu, chi phí của chất lỏng ion dùng trong quy trình NFW là thứ đắt nhất khi sản xuất loại vải đặc biệt này và đây cũng là yếu tố giới hạn khả năng gia tăng tỉ lệ lên quy mô công nghiệp.

Lượng năng lượng mà sợi vải có thể lưu trữ không quá lớn và chưa thể so sánh với pin Li-ion cùng khối lượng. Một tấm vải với kích thước 3000 cm² có thể lưu trữ năng lượng tương đương một viên pin đồng hồ nhỏ. Quần áo được làm bằng vật liệu này cũng cần đến công nghệ thu hoạch năng lượng riêng, chẳng hạn như dựa trên nhiệt tỏa ra từ cơ thể hoặc chuyển động và nếu được sạc liên tục, sợi vải có thể làm hoạt động các thiết bị điện tử dùng năng lượng thấp.