Trong cuộc đua tìm kiếm nguồn năng lượng bền vững, các nhà khoa học vừa tìm ra một phương pháp "cuộn" vật liệu nano độc đáo, hứa hẹn xóa bỏ rào cản lớn nhất của pin điện hiện nay là tốc độ sạc và hiệu suất lưu trữ.
Từ những "tấm thép" đến "mạng lưới đường cao tốc"
Hãy tưởng tượng các hạt năng lượng (ion) trong pin của bạn đang phải len lỏi qua một chồng giấy xếp khít nhau. Đó chính là thực trạng của các vật liệu 2D truyền thống, nơi hiện tượng "giới hạn nano" khiến các ion bị mắc kẹt, làm giảm tốc độ sạc và tuổi thọ pin.
Tuy nhiên, đội ngũ nghiên cứu tại Đại học Drexel (Mỹ) đã thay đổi hoàn toàn cuộc chơi. Thay vì để các lớp vật liệu MXenes (một loại vật liệu nano dẫn điện siêu hạng) nằm phẳng, họ đã tìm ra cách "cuộn" chúng lại thành các ống rỗng siêu nhỏ, được gọi là "MXene nanoscrolls".
Hình ảnh vật liệu nano cuộn mới.
Để tạo ra những cuộn nano mỏng hơn sợi tóc người đến 100 lần này, các nhà khoa học đã sử dụng một kỹ thuật tinh vi được gọi là phản ứng Janus. Bằng cách điều chỉnh môi trường hóa học, họ tạo ra sự căng thẳng nội bộ khiến các tấm phẳng tự bong ra và cuộn lại thành hình ống.
Giáo sư Yury Gogotsi, người đứng đầu nghiên cứu, ví von: "Sự khác biệt này giống như việc so sánh các tấm thép thô cứng với các ống thép hay thanh cốt thép trong xây dựng". Cấu trúc dạng ống rỗng này mở ra "đường cao tốc" cho các ion di chuyển tự do, giúp pin sạc nhanh hơn và chứa được nhiều năng lượng hơn.
Tương lai của thiết bị đeo và vải thông minh
Không chỉ dừng lại ở pin, những "cuộn giấy" nano này còn sở hữu khả năng siêu dẫn và có thể điều khiển hướng bằng điện trường. Điều này mở ra một tương lai nơi chúng ta có thể dệt các sợi nano này vào quần áo để tạo ra cảm biến sinh học hoặc thiết bị điện tử đeo tay siêu bền, siêu nhẹ.
Ảnh minh họa.
Với khả năng sản xuất quy mô lớn (đã thử nghiệm thành công với 10 gram vật liệu chất lượng cao), công nghệ này không còn nằm trong phòng thí nghiệm mà đang chuẩn bị sẵn sàng để "tấn công" thị trường công nghệ toàn cầu.
