Pin lỏng có thể định hình lại thế giới thiết bị thông minh

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Linkping (Thụy Điển) đã phát triển một loại pin mềm dẻo với kết cấu giống như kem đánh răng, có khả năng uốn cong và tạo hình linh hoạt.

Nghiên cứu mới đã được công bố trên tạp chí Science Advances. Các nhà nghiên cứu đã đạt được bước ngoặt mang tính đột phá là loại pin mềm dẻo với điện cực ở thể lỏng, có thể tạo hình linh hoạt bằng máy in 3D. Khác với các loại pin truyền thống, thiết kế mới mở ra tiềm năng tích hợp vào các thiết bị có hình dáng phi truyền thống như thiết bị y tế đeo được, robot có thân mềm…

Các chuyên gia ước tính sẽ có hơn một nghìn tỉ thiết bị sẽ được kết nối với internet trong 10 năm tới. Ngoài các thiết bị như điện thoại di động, đồng hồ thông minh và máy tính, nó có thể bao gồm thêm nhiều dòng sản phẩm như các thiết bị y tế đeo được như máy bơm insulin, máy tạo nhịp tim, máy trợ thính và nhiều cảm biến theo dõi sức khỏe khác nhau.

Loại pin mới mềm và dễ uốn với cấu tạo từ polyme liên hợp và lignin

ẢNH: CHỤP MÀN HÌNH

Loại pin được đề cập không phải ở dạng lỏng hoàn toàn, nhưng đủ linh hoạt để được nén, bơm hoặc in thành nhiều hình dạng khác nhau. Cấu trúc này giúp duy trì sự ổn định điện hóa ngay cả khi bị kéo giãn, xoắn hoặc uốn cong. Nhờ vậy nó có thể hoạt động ổn định trong những môi trường mà pin truyền thống không thể thích ứng.

Thành phần của pin gồm các điện cực dạng gel và chất điện ly dẫn ion. Các hạt vật liệu năng lượng trong gel được phân tán đều cho phép duy trì mật độ năng lượng ổn định trong toàn bộ cấu trúc. Khi được in 3D, pin không chỉ có thể tùy chỉnh về kích thước và hình dạng mà còn có khả năng tích hợp trực tiếp vào các bề mặt cong, mềm – điều mà các thiết kế pin hiện tại chưa thể đáp ứng. Pin có thể sạc và xả hơn 500 lần mà vẫn duy trì hiệu suất, nó cũng có thể được kéo gấp đôi chiều dài mà vẫn hoạt động tốt.

Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu cho biết nguyên liệu thô rất dồi dào vì vật liệu trong pin là polyme liên hợp và lignin. Bằng cách tái sử dụng một sản phẩm phụ như lignin thành một mặt hàng có giá trị cao như vật liệu pin, công nghệ mới đã góp phần tạo nên một mô hình tuần hoàn hơn và là giải pháp thay thế bền vững. Dù sản phẩm hiện mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm, nhưng với tốc độ phát triển công nghệ vật liệu và in 3D hiện tại, khả năng thương mại hóa pin lỏng có thể xảy ra sớm hơn kỳ vọng.