Giải pháp năng lượng xanh từ công nghệ phát điện nano ma sát

Từ những chuyển động rất nhỏ như bước chân, hơi thở hay nhịp tim, điện năng có thể được tạo ra. Công nghệ phát điện nano ma sát (TENGs) có thiết kế đơn giản, chi phí thấp và đạt hiệu quả cao đang mở ra một hướng đi mới cho năng lượng xanh, với nhiều ứng dụng thiết thực trong đời sống và công nghệ hiện đại.

Thực nghiệm vận hành máy phát điện nano ma sát.
Thực nghiệm vận hành máy phát điện nano ma sát.

Hiện nay, công nghệ phát điện ma sát đã trở thành hướng nghiên cứu tiềm năng thu hút được rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới tham gia. Điều này đã thôi thúc các nhà khoa học Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Viện Hàn lâm) chủ động nghiên cứu thành công đề tài “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của một số vật liệu, cấu trúc phát điện ma sát (TENGs)” thuộc lĩnh vực khoa học vật liệu và năng lượng. Đề tài do Giáo sư, Tiến sĩ Phan Ngọc Minh chủ trì với sự đóng góp chính của Phó Giáo sư, Tiến sĩ Lê Trọng Lư cùng một số nhà khoa học.

Để hoàn thiện hệ thống phát điện ma sát, nhóm tác giả nghiên cứu đã sử dụng nhiều vật liệu là các hợp chất polyme như: Polydimethylsiloxane (PDMS), nhựa Polytetrafluoroethylene (PTFE), Kapton; các loại polyme thông dụng khác như polystyren (PS), polyester (PET), polyurethane (PU) hoặc Polyhexamethylene guanidine (PHMG)… Cùng với việc sử dụng đa dạng, phong phú các loại vật liệu chế tạo TENGs, các phương pháp chế tạo khác nhau cũng được nhóm tác giả thử nghiệm như: đúc, in 3D, phun điện (electrospinning), gạt phủ.

Để hoàn thiện hệ thống phát điện ma sát, nhóm tác giả nghiên cứu đã sử dụng nhiều vật liệu là các hợp chất polyme như: Polydimethylsiloxane (PDMS), nhựa Polytetrafluoroethylene (PTFE), Kapton; các loại polyme thông dụng khác như polystyren (PS), polyester (PET), polyurethane (PU) hoặc Polyhexamethylene guanidine (PHMG)… Cùng với việc sử dụng đa dạng, phong phú các loại vật liệu chế tạo TENGs, các phương pháp chế tạo khác nhau cũng được nhóm tác giả thử nghiệm như: đúc, in 3D, phun điện (electrospinning), gạt phủ.

Đáng chú ý, trong số các phương pháp nêu trên, phương pháp in 3D và phun điện đã cho thấy những hiệu quả vượt trội. Phương pháp phun điện cho phép tạo màng nanofiber (sợi nano) từ dung dịch polymer dưới tác động của điện trường cao. Quá trình này tạo ra lớp vật liệu có diện tích bề mặt riêng cao, độ xốp lớn làm tăng hiệu suất tạo điện ma sát. Công nghệ in 3D tạo được những cấu trúc phức tạp, đa dạng về vật liệu, nhất là vật liệu nhựa; khắc phục được khó khăn trong thiết kế cấu trúc 3D mà các phương pháp chế tạo khác chưa thực hiện được.

Chia sẻ về kết quả nghiên cứu, Phó Giáo sư, Tiến sĩ Lê Trọng Lư cho biết, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công bộ phát điện ma sát cho điện áp ra sau chỉnh lưu 288V, xung điện áp đỉnh 680V, xung dòng đỉnh 340μA và công suất 0,23W. Hệ thống hoạt động ổn định hơn 360.000 chu kỳ, có thể thắp sáng gần 100 bóng đèn LED.

Bộ phát điện ma sát chế tạo có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị cảm biến, hệ thống IoT hoặc sản phẩm tự cấp nguồn trong môi trường khắc nghiệt. Điều đó mở ra triển vọng ứng dụng cho các thiết bị cảm biến, hệ thống giám sát không dây vận hành độc lập, không cần pin. Điểm đặc biệt của công nghệ này là khả năng tận dụng chính hoạt động thường ngày của con người để tạo ra năng lượng. Không chỉ những chuyển động rõ rệt như bước chân, mà ngay cả hơi thở hay nhịp tim cũng có thể trở thành nguồn phát điện.

Bên cạnh các ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe và thiết bị đeo thông minh, nhóm nghiên cứu đang hướng tới những mô hình ứng dụng quy mô lớn hơn như: phát triển mô-đun thu năng lượng từ bước chân tại những khu vực đông người để phục vụ chiếu sáng hoặc vận hành các hệ thống cảm biến; thu hồi năng lượng từ chuyển động của phương tiện giao thông, thông qua các thiết bị TENGs lắp đặt trên mặt đường hoặc tích hợp vào hạ tầng,...

Theo Giáo sư Trần Đại Lâm, thành viên Hội đồng nghiệm thu đề tài khoa học cấp Viện Hàn lâm, đây là hướng nghiên cứu mới có chất lượng khoa học tốt và tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn. Quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã góp phần đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực vật liệu và năng lượng, đồng thời có những công bố khoa học quốc tế uy tín. Đặc biệt, đề tài đã góp phần xây dựng được nhóm nghiên cứu về hướng nghiên cứu rất tiềm năng này ở Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Mặc dù quá trình thực hiện đề tài phát sinh những khó khăn, thách thức đòi hỏi nhóm tác giả phải tiếp tục nỗ lực nghiên cứu và hoàn thiện sản phẩm, song những kết quả nghiên cứu bước đầu về công nghệ phát điện nano ma sát cho thấy tiềm năng làm chủ công nghệ, cũng như khả năng phát triển các giải pháp năng lượng xanh phù hợp với điều kiện thực tiễn tại Việt Nam.

Có thể bạn quan tâm

Mục tiêu đến năm 2030, nghiên cứu, làm chủ công nghệ thiết kế, tích hợp, chế tạo, thử nghiệm và đưa vào ứng dụng 6 sản phẩm công nghệ chiến lược. (Ảnh minh họa)

Tự chủ công nghệ AUV nghiên cứu biển

Khoa học-công nghệ phát triển giúp nhiều quốc gia biển trên thế giới đẩy mạnh nghiên cứu về tiềm năng tài nguyên biển trong vùng lãnh hải của mình, từ đó có những quyết sách chính xác và hiệu quả. 

Nhân lực bán dẫn: Bài học từ Đức và khoảng trống của Việt Nam

Nhân lực bán dẫn: Bài học từ Đức và khoảng trống của Việt Nam

Trong bối cảnh ngành công nghiệp bán dẫn đang trở thành một trong những trụ cột quan trọng của nền kinh tế số toàn cầu, câu chuyện nhân lực không còn là vấn đề riêng của các quốc gia phát triển. Đối với Việt Nam, nơi dòng vốn đầu tư vào lĩnh vực bán dẫn đang tăng nhanh, bài toán nguồn nhân lực ngày càng trở nên cấp thiết.

Hoạt động nghiên cứu khoa học tại Đại học Bách khoa Hà Nội. (Ảnh NGUYỄN ĐĂNG)

Mở rộng cơ hội cho nhà khoa học trẻ

Để khoa học công nghệ phát triển đột phá, đóng góp thiết thực vào sự phát triển bền vững của đất nước, không thể không quan tâm việc bồi dưỡng, khuyến khích các nhà khoa học trẻ. Giải quyết những điểm nghẽn, hoàn thiện cơ chế chính sách phù hợp là điều kiện cần thiết để thu hút người tài đến với khoa học.

Viettel xây trạm viễn thông ở Peru.

Viettel Global: Sứ mệnh lan tỏa giá trị Việt Nam và thắt chặt tình hữu nghị

Hiện nay, Viettel Global đã hiện diện tại 11 quốc gia, phục vụ gần 90 triệu khách hàng và xác lập vị thế dẫn đầu thị phần di động tại 7 thị trường quốc tế. Tuy nhiên, quá trình đi ra quốc tế của Viettel Global không chỉ dừng ở việc kinh doanh viễn thông, mà còn đóng vai trò kết nối ngoại giao, đưa hình ảnh Việt Nam ra thế giới.

Giảng viên Khoa công nghệ điện tử Trường đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn sinh viên học tập, nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm IoT and AI. (Ảnh: THANH VŨ)

Ý thức, trách nhiệm khi sử dụng AI

Hiện nay, AI đang tạo ra những biến đổi lớn trong hệ thống giáo dục đại học. Với sự trợ giúp của các nền tảng AI như ChatGPT, Gemini..., sinh viên có thể chủ động tiếp cận kiến thức theo tốc độ và nhu cầu bản thân, không còn bị phụ thuộc vào lịch học cố định hay sự hiện diện vật lý tại giảng đường. 

Ông Nguyễn Quyết Chiến, Tổng Thư ký Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam phát biểu tại hội thảo. (Ảnh: BÍCH LIÊN)

Hình thành nền tảng dữ liệu lõi cho hệ thống khoa học, công nghệ Vusta

Theo ông Nguyễn Quyết Chiến, Tổng Thư ký Liên hiệp Hội Việt Nam, việc xây dựng nền tảng dữ liệu số tập trung không chỉ đáp ứng yêu cầu cấp thiết mà còn mở ra khả năng khai thác hiệu quả “tài nguyên số”, hướng tới hình thành kho dữ liệu dùng chung, phục vụ quản trị, điều hành và tạo thêm động lực phát triển cho toàn hệ thống.

Sự kiện thu hút đông đảo bạn trẻ trong nước và quốc tế tham dự. (Ảnh: BTC)

LotusHacks 2026: Hệ sinh thái AI Việt Nam đủ sức cạnh tranh trong khu vực

LotusHacks 2026 đã đưa ra hàng loạt giải pháp AI giàu tính ứng dụng. Được đánh giá là sân chơi công nghệ lớn, hiệu quả, đây là hoạt động góp phần thiết thực vào phát triển hệ sinh thái AI nội địa tự chủ, bền vững cũng như cho thấy sức bật mạnh mẽ của hệ sinh thái nhân lực trẻ Việt Nam trên bản đồ AI khu vực.

Tiến sĩ Bùi Đình Thạch (ngoài cùng bên trái) trao đổi với nhóm nghiên cứu về tác dụng của cây ngải trắng. (Ảnh: VAST)

Tiềm năng dược liệu từ cây ngải trắng

Từ một cây thuốc dân gian quen thuộc ở nhiều vùng nông thôn, ngải trắng (Curcuma aromatica Salisb, họ Gừng - Zingiberaceae) được các nhà khoa học nghiên cứu bài bản nhằm khai thác giá trị dược liệu và phát triển thành các sản phẩm chăm sóc sức khỏe theo tiêu chuẩn hiện đại.

Đề án “Chuyển đổi số các doanh nghiệp nhỏ và vừa giai đoạn 2026-2030”. (Ảnh: TL)

Thúc đẩy chuyển đổi số khu vực doanh nghiệp nhỏ và vừa

Thủ tướng Chính phủ ký ban hành Quyết định phê duyệt Đề án “Chuyển đổi số các doanh nghiệp nhỏ và vừa giai đoạn 2026-2030” (Đề án). Đây là một bước đi quan trọng, thể hiện quyết tâm của Chính phủ trong việc thúc đẩy chuyển đổi số khu vực doanh nghiệp nhỏ và vừa, nhằm nâng cao năng suất và năng lực cạnh tranh quốc gia.