Pin điện thoại sẽ nhỏ bằng hạt muối

Những viên pin lithium quen thuộc trong điện thoại di động và máy tính xách tay có thể được thu nhỏ xuống kích thước chỉ tương đương một hạt muối, nhưng vẫn duy trì khả năng sản xuất điện đáng kể. Ý tưởng này mở ra hướng phát triển mới cho các thiết bị điện tử ngày càng nhỏ, khi kích thước pin thường trở thành giới hạn quan trọng đối với thiết kế và khả năng hoạt động. Theo thông tin từ AP, nhóm nhà khoa học thuộc Đại học California tại Mỹ đang nghiên cứu cấu trúc đặc biệt, giúp pin siêu nhỏ tích trữ nhiều năng lượng hơn trong không gian hạn chế. Điểm mấu chốt không nằm đơn giản ở việc cắt nhỏ một viên pin thông thường, mà nằm trong cách các nhà khoa học sắp xếp vật liệu bên trong thành một hệ thống ba chiều. Trước hết, nhóm nghiên cứu tạo ra một lớp màng gồm những dây nano, các sợi cực nhỏ đóng vai trò nền tảng cho cấu trúc đặc biệt của viên pin tương lai. Sau đó, họ phủ lên màng nano những lớp lithium aluminosilicate, vật liệu gồm lithium, nhôm, silicon và oxy, từ đó hình thành bộ khung pin có nhiều lớp liên kết. Cách chế tạo này tạo nên cấu trúc ba chiều, khác với phần lớn các loại pin hiện nay vốn chủ yếu được xây dựng theo cấu trúc hai chiều. Sự khác biệt về hình học giúp phần vật liệu hoạt động được bố trí hiệu quả hơn, nhờ đó pin có thể chứa nhiều điện năng hơn trong cùng một đơn vị thể tích. Không gian bên trong pin vì thế được tận dụng theo hướng hoàn toàn khác, thay vì chỉ mở rộng diện tích bề mặt theo cách quen thuộc của những thiết kế truyền thống. Các nhà nghiên cứu còn chú ý đến bề mặt của pin, vốn có hình dạng giống một tấm vải với nhiều lớp và khoảng trống nhỏ đan xen. Bề mặt dạng vải này hỗ trợ quá trình truyền điện từ pin sang thiết bị, giúp dòng điện di chuyển dễ dàng hơn trong một cấu trúc có kích thước rất nhỏ. Khả năng truyền điện hiệu quả đặc biệt quan trọng với những thiết bị mini, bởi chúng có không gian hạn chế và không thể sử dụng hệ thống pin lớn như điện thoại hiện nay. Jane Chang, một kỹ sư của Đại học California, cho biết nhóm nghiên cứu đang tìm giải pháp để pin siêu nhỏ đạt mật độ năng lượng tương đương pin lithium-ion truyền thống. Mục tiêu đó cho thấy việc thu nhỏ kích thước chỉ là một phần của bài toán, còn khả năng lưu trữ và cung cấp năng lượng mới quyết định giá trị thực tế của công nghệ. Một viên pin nhỏ nhưng chứa ít điện sẽ khó đáp ứng nhu cầu thiết bị, vì vậy cấu trúc ba chiều phải đồng thời bảo đảm kích thước gọn và hiệu suất phù hợp. Dù vậy, người dùng chưa thể sớm nhìn thấy những viên pin nhỏ bằng hạt muối bên trong điện thoại di động hoặc máy tính xách tay. Theo bài viết, công nghệ này cần thêm vài năm trước khi những sản phẩm kích thước siêu nhỏ có thể xuất hiện trong các thiết bị điện tử quen thuộc. Khoảng thời gian chờ đợi còn liên quan đến việc hoàn thiện vật liệu, kiểm tra khả năng hoạt động và tìm cách đưa cấu trúc phòng thí nghiệm vào quy trình sản xuất. Nếu vượt qua được những bước đó, pin siêu nhỏ có thể phục vụ nhiều thiết bị hơn điện thoại hoặc máy tính, theo dự đoán của Philip Collins, thành viên nhóm nghiên cứu. Ông cho rằng trong tương lai, loại pin này có thể cấp điện cho nhiều ứng dụng, từ những robot siêu nhỏ đến các bộ phận cấy ghép phục vụ y học. Những robot có kích thước cực nhỏ cần nguồn điện tương xứng, trong khi pin thông thường quá lớn và khó tích hợp vào thân thiết bị. Các bộ phận cấy ghép cũng đòi hỏi giải pháp cung cấp năng lượng gọn gàng, bởi không gian bên trong cơ thể con người luôn hạn chế và yêu cầu thiết bị nhỏ. Philip Collins nhận xét rằng giới nghiên cứu đã có thể tạo ra những cảm biến nhỏ bằng hạt muối, nhưng vẫn chưa tìm được cách cấp điện hiệu quả cho chúng. Khi pin siêu nhỏ đáp ứng được yêu cầu đó, những cảm biến này sẽ có thêm khả năng hoạt động độc lập, thay vì phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài hoặc thiết bị lớn hơn. Viễn cảnh một ngày pin siêu nhỏ cấp điện cho cả robot siêu nhỏ vẫn cần thêm thời gian nghiên cứu, nhưng công trình hiện tại đã chỉ ra một hướng tiếp cận đầy triển vọng.