Nhóm nghiên cứu của TS Nguyễn Ngọc Tân, Đại học British Columbia (Canada) đã chế tạo thành công pin co giãn có khả năng kéo dài gấp đôi và giặt được trong máy giặt tới 39 lần mà không ảnh hưởng tới chất lượng.
Được biết, pin co giãn là sản phẩm thường được ứng dụng trong thiết kế quần áo thông minh dành cho người chơi thể thao nhằm ghi lại vận động cơ hoặc trong thiết bị y tế như miếng dán đo nhịp tim, đai giám sát bào thai, thiết bị phân tích mồ hôi dành cho người bị tiểu đường...
Tuy nhiên, ở các loại pin tiền nhiệm, để không ảnh hưởng tới chất lượng cảm biến và bo mạch trước khi tiến hành giặt các loại quần áo thông minh người dùng sẽ phải thực hiện tháo pin thủ công. Nhằm khắc phục các điểm yếu này, nhóm nghiên cứu của TS Nguyễn Ngọc Tân đã tạo ra loại pin co giãn công nghệ mới có thể chịu được áp lực cao và chống nước hiệu quả khi vệ sinh quần áo thông minh trong máy giặt.
Quá trình nghiên cứu pin co giãn của TS Ngọc Tân được bắt đầu từ đầu năm 2019, đến tháng 12 cho ra đời mô hình pin đầu tiên. Pin có kích cỡ và dung lượng khác nhau, từ 1mAh (khoảng 1,5 cm2, chiều dày khoảng 1 mm) đến 300 mAh (300 cm2, chiều dày khoảng 1,3 mm). Pin có khả năng kéo giãn đến 100% chiều dài (tức gấp đôi ban đầu) và có thể giặt được trong máy giặt đến 39 lần.
Nhóm đã lựa chọn kẽm và mangan oxide cùng dung dịch muối nồng độ thấp, độ pH trung hòa để tạo nên loại pin mới. Theo TS Tân, hóa chất này an toàn hơn so với thành phần của pin lithium-ion thông thường, tránh tình trạng cháy nổ và không tạo ra hóa chất độc hại nếu có bị vỡ hoặc rò rỉ nên không ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng. Hỗn hợp được nghiền nhỏ, kết dính bằng một loại polymer có tính co giãn tốt và khả năng giữ dung dịch cao.
Anh Tân cho biết, tình cờ phát hiện pin có thể giặt mà không ảnh hưởng tới chất lượng so với ban đầu. Nhóm đã thử nghiệm ở các chế độ giặt khác nhau, từ giặt lạnh đến giặt nóng (khoảng 80 độ C), từ không có bột giặt đến bột giặt có độ kiềm cao (pH ~ 13). Sau khi quay trong máy giặt gia đình (khoảng 24 lần, mỗi lần giặt khoảng 1,5 tiếng) và trong máy giặt tăng tốc (15 lần, mỗi lần 15 phút), pin vẫn có khả năng như trước lúc giặt.
Nhóm tìm hiểu và phát hiện, việc pin không bị ảnh hưởng khi giặt là nhờ lớp polymer được sử dụng trong tất cả các thành phần tạo thành viên pin (lớp bao bọc, bản cực đến màng ngăn cách). Lớp polymer giúp ngăn nước thẩm thấu vào pin đồng thời tạo nên sự kết dính giữa các lớp mang lại khả năng chống chịu kéo giãn tốt. Nhờ đó tuổi thọ pin có thể lên đến hơn 2 năm, lớn hơn nhiều so pin co giãn thông thường (chỉ từ vài tuần đến vài tháng).
Loại pin này để đáp ứng nhu cầu phát triển ngành công nghệ wearable (thiết bị công nghệ có thể đeo trên người có tích hợp bộ xử lý hay công nghệ điện tử).
Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials. Đại học British Columbia đã gửi hồ sơ lên phòng bản quyền ở Mỹ và Canada xin cấp bằng sáng chế. Hiện sáng chế này cũng đang thu hút sự quan tâm khi một số công ty tìm đến để hợp tác sử dụng công nghệ pin trong các sản phẩm công nghệ.
Nhóm nghiên cứu cho biết tiếp tục tìm cách cải thiện tuổi thọ, vòng đời của pin và kỳ vọng nếu được sản xuất với số lượng lớn có thể giảm giá thành, tương đương với pin sạc thông thường.
TS Tân cho biết, họ có ý tưởng dùng pin co giãn để làm dây đeo đồng hồ điện tử và thay thế cho viên pin trong đồng hồ, giúp giảm khối lượng. "Đồng hồ điện tử này có thể hoạt động trong vài tháng mà không cần phải sạc", anh nói.
Như Quỳnh
Theo Tạp chí Sở hữu trí tuệ và Sáng tạo
