Pin hạt nhân siêu nhỏ

Tại New York, công ty Widetronix đã phát triển một loại pin betavoltaic siêu nhỏ, có khả năng hoạt động liên tục tới 25 năm cho nhiều thiết bị cần nguồn điện ổn định. Công nghệ này mở ra hướng tiếp cận khác với pin hóa học quen thuộc, bởi năng lượng được thu nhận từ nguồn phóng xạ thay vì tạo ra thông qua các phản ứng hóa học thông thường. Dù kích thước rất nhỏ, loại pin hạt nhân này được kỳ vọng phục vụ nhiều lĩnh vực, từ phần cứng quân sự đến các cảm biến tích hợp trong điện thoại thông minh. Pin betavoltaic, còn được gọi là pin hạt nhân siêu nhỏ, khai thác năng lượng phát ra từ những chất phóng xạ như tritium để tạo dòng điện. Cơ chế này giúp pin duy trì khả năng cung cấp điện trong thời gian rất dài, khác biệt rõ rệt so với những loại pin thông thường vốn suy giảm nhanh hơn theo thời gian sử dụng. Tuổi thọ lên tới 25 năm khiến công nghệ đặc biệt phù hợp với các thiết bị nhỏ, khó tháo lắp hoặc khó thay pin sau khi được triển khai. Ở giai đoạn hiện tại, pin betavoltaic mới cung cấp mức năng lượng nanowatt, trong đó một nanowatt tương đương một phần tỷ watt. Con số này còn khiêm tốn nếu so với nhu cầu điện của các thiết bị điện tử phổ biến, nhưng lại phù hợp với nhiều cảm biến và mạch điện siêu nhỏ. Widetronix đang nghiên cứu một con chip có vai trò kết hợp nhiều thành phần, hướng tới việc tạo ra pin hạt nhân cung cấp công suất khoảng một microwatt. Một microwatt tương đương một phần triệu watt, vẫn rất nhỏ nhưng đủ ý nghĩa đối với những thiết bị có mức tiêu thụ năng lượng cực thấp. Khi được tích hợp hợp lý, nguồn điện này có thể duy trì hoạt động cho các cảm biến theo dõi, mạch xử lý đơn giản hoặc thiết bị điện tử cỡ nhỏ trong thời gian dài. Những ứng dụng như vậy không đòi hỏi công suất lớn tức thời, mà cần nguồn năng lượng bền bỉ, ổn định và hạn chế tối đa việc thay thế. Một hướng ứng dụng đáng chú ý nằm ở các thiết bị có thể cấy vào cơ thể người, nơi việc thay pin thường đòi hỏi can thiệp y tế phức tạp. Nguồn điện kéo dài nhiều năm có thể hỗ trợ những thiết bị giúp bác sĩ giám sát sức khỏe bệnh nhân liên tục hơn. Dù bài gốc không nêu chi tiết từng sản phẩm y tế, công nghệ này được xem là phù hợp với các hệ thống nhỏ, cần hoạt động lâu dài bên trong cơ thể. Pin betavoltaic cũng có thể thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống cơ điện tử siêu nhỏ, thường được gọi là MEMS. Những hệ thống này có khả năng kết hợp nhiều chức năng trên một con chip, gồm cảm biến, mạch xử lý và các bộ phận cơ học cực nhỏ. Khi được cung cấp nguồn điện lâu dài, MEMS có thể vận hành ổn định hơn trong những môi trường mà việc tiếp cận, sạc hoặc thay pin gặp nhiều hạn chế. Quân đội Mỹ cũng quan tâm đến công nghệ này và đã dùng thử pin betavoltaic cho một số thiết bị quân sự. Trong các ứng dụng như vậy, kích thước nhỏ, tuổi thọ dài và khả năng giảm nhu cầu bảo trì có thể trở thành những đặc điểm quan trọng. Tuy nhiên, bài gốc chỉ cho biết công nghệ đã được quan tâm và thử nghiệm, không đưa ra thông tin cụ thể về từng thiết bị, nhiệm vụ hoặc kết quả triển khai. Widetronix chưa dừng lại với tritium, mà còn muốn kiểm tra những đồng vị hạt nhân mới, trong đó có Promethium-147, như một nguồn năng lượng dồi dào hơn. Việc tìm kiếm vật liệu phù hợp có thể giúp các phiên bản tương lai tạo ra công suất cao hơn, dù hiệu quả thực tế vẫn cần được đánh giá qua nghiên cứu và thử nghiệm. Công ty dự kiến giới thiệu sản phẩm thương mại đầu tiên ngay trong năm 2011, nhưng phần lớn người dùng có thể không nhận ra những viên pin nhỏ xíu đang âm thầm cung cấp năng lượng cho thiết bị của họ.