Ống nano carbon xoắn có thể đạt được khả năng lưu trữ năng lượng tốt hơn đáng kể so với pin lithium-ion tiên tiến
của Đại học Maryland Baltimore County
Thiết bị và phép đo GED của dây SWCNT xoắn. Tín dụng: Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01645-x
Một nhóm các nhà khoa học quốc tế, bao gồm hai nhà nghiên cứu hiện đang làm việc tại Trung tâm Công nghệ Cảm biến Tiên tiến (CAST) tại UMBC, đã chỉ ra rằng ống nano carbon xoắn có thể lưu trữ năng lượng nhiều gấp ba lần trên một đơn vị khối lượng so với pin lithium-ion tiên tiến. Phát hiện này có thể đưa ống nano carbon trở thành một giải pháp đầy hứa hẹn để lưu trữ năng lượng trong các thiết bị cần phải nhẹ, nhỏ gọn và an toàn, chẳng hạn như cấy ghép y tế và cảm biến. Nghiên cứu này đã được công bố gần đây trên tạp chí Nature Nanotechnology.
Sanjeev Kumar Ujjain, đến từ CAST, là nhà nghiên cứu chính của công trình này. Ông bắt đầu dự án khi còn học tại Đại học Shinshu, Nagano, Nhật Bản và tiếp tục sau khi đến UMBC vào năm 2022. Preety Ahuja, từ CAST, cũng đóng góp vào các khía cạnh đặc tính vật liệu của nghiên cứu.
Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các ống nano carbon thành đơn, giống như ống hút được làm từ các tấm carbon nguyên chất chỉ dày 1 nguyên tử. Các ống nano carbon nhẹ, tương đối dễ sản xuất và cứng hơn thép khoảng 100 lần. Các đặc tính tuyệt vời của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học khám phá tiềm năng sử dụng của chúng trong nhiều công nghệ mang tính tương lai, bao gồm cả thang máy vũ trụ.
Để nghiên cứu tiềm năng lưu trữ năng lượng của các ống nano carbon, các nhà nghiên cứu UMBC và các đồng nghiệp của họ đã sản xuất "dây thừng" ống nano carbon từ các bó ống nano có bán trên thị trường. Sau khi kéo và xoắn các ống thành một sợi duy nhất, các nhà nghiên cứu sau đó phủ chúng bằng các chất khác nhau nhằm tăng cường độ bền và độ linh hoạt của các sợi dây thừng.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm lượng năng lượng mà các sợi dây có thể lưu trữ bằng cách xoắn chúng lại và đo năng lượng được giải phóng khi các sợi dây được tháo ra. Họ phát hiện ra rằng những sợi dây có hiệu suất tốt nhất có thể lưu trữ nhiều hơn 15.000 lần năng lượng trên một đơn vị khối lượng so với lò xo thép và nhiều hơn khoảng ba lần năng lượng so với pin lithium-ion.
Năng lượng được lưu trữ vẫn ổn định và có thể tiếp cận được ở nhiệt độ từ -76 đến +212 °F (-60 đến +100 °C). Các vật liệu trong dây ống nano carbon cũng an toàn hơn cho cơ thể con người so với các vật liệu được sử dụng trong pin.
Kumar Ujjain cho biết: "Con người từ lâu đã lưu trữ năng lượng trong lò xo cuộn cơ học để cung cấp năng lượng cho các thiết bị như đồng hồ và đồ chơi". "Nghiên cứu này cho thấy các ống nano carbon xoắn có tiềm năng lớn để lưu trữ năng lượng cơ học và chúng tôi rất vui mừng được chia sẻ tin tức này với thế giới".
Ông cho biết nhóm CAST hiện đang nghiên cứu để kết hợp các ống nano carbon xoắn làm nguồn năng lượng cho một cảm biến nguyên mẫu mà họ đang phát triển.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
