Không cần pin: Cảm biến nước tự cấp nguồn sử dụng năng lượng sóng để phát hiện chất ô nhiễm
bởi Đại học Quốc gia Đài Loan
Cảm biến môi trường chạy bằng sóng liên tục theo dõi các chất ô nhiễm trong nước như kim loại nặng, thuốc trừ sâu và vi nhựa theo thời gian thực. Tín dụng: Đại học Quốc gia Đài Loan
Cảm biến nước tự cấp nguồn mới sử dụng năng lượng sóng để theo dõi các chất ô nhiễm như kim loại nặng, vi nhựa và thuốc trừ sâu—không cần pin.
Nước sạch là điều cần thiết cho sự sống—nhưng đảm bảo nước luôn sạch là một thách thức, đặc biệt là ở những vùng xa xôi hoặc ô nhiễm. Các nhà nghiên cứu hiện đã phát triển một công nghệ đột phá: hệ thống giám sát nước nhỏ gọn, không cần pin, hoạt động dựa trên chuyển động tự nhiên của sóng.
Sáng kiến này tích hợp hai thành phần cốt lõi. Đầu tiên, một máy phát điện nano điện ma sát quay (R-TENG) thu năng lượng từ chuyển động của nước, chuyển đổi thành điện.
Năng lượng thu được này cung cấp năng lượng cho cảm biến dựa trên bóng bán dẫn có độ nhạy cao được làm từ vật liệu AlGaN/GaN, được biết đến với độ ổn định và hiệu suất trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nano Energy.
Cảm biến có thể phát hiện nhiều loại chất độc hại—bao gồm kim loại nặng (như chì, asen và crom), thuốc trừ sâu và thậm chí cả các hạt nhựa nhỏ—với độ chính xác đáng kinh ngạc.
Được bọc trong lớp vỏ acrylic chống thấm nước và được điều khiển bằng nam châm, thiết bị hoạt động liên tục dưới nước, tạo ra điện áp ổn định ngay cả trong điều kiện độ ẩm cao. Nó sạc một tụ điện nhỏ trong khoảng 10 giây, sau đó cung cấp năng lượng cho cảm biến để đo thời gian thực.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên sông, hệ thống đã chứng minh được độ tin cậy tuyệt vời, phân biệt các chất ô nhiễm xuống mức nanomolar và cho thấy phản ứng tuyến tính mạnh mẽ với những thay đổi về độ pH của nước.
Điều quan trọng là cảm biến tự cấp nguồn này loại bỏ nhu cầu sử dụng pin hoặc cáp nguồn, thường cản trở việc giám sát môi trường lâu dài. Bằng cách thu thập năng lượng sóng, nó cho phép triển khai bền vững, lâu dài ở các đại dương, sông và hồ—hỗ trợ cả bảo vệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
"Thiết bị tự cấp nguồn nhỏ gọn này cung cấp giải pháp thông minh để giám sát chất lượng nước từ xa và phát hiện ô nhiễm sớm", Giáo sư Zong-Hong Lin cho biết.
Thông tin thêm: Manish Kumar Sharma et al, Cảm biến HEMT dựa trên AlGaN/GaN tự cấp nguồn tích hợp với TENG quay để phân tích chất lượng nước toàn diện, Nano Energy (2025). DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.110637
Thông tin tạp chí: Nano Energy
Do Đại học Quốc gia Đài Loan cung cấp
