Edison hoàn chỉnh bóng đèn điện nhờ tre Nhật

Phát minh bóng đèn điện của Thomas Alva Edison đã làm cho những căn nhà trên khắp thế giới ngập tràn ánh sáng vào ban đêm. Mọi người ghi ơn ông, đặc biệt, người Nhật rất sùng kính nhà phát minh vĩ đại này. Có mối liên hệ nào ở đây?

Tờ báo The Plani Dealer ở Cleveland cho biết, người Nhật chiếm tỷ lệ lớn nhất trong số các du khách đến thăm nơi ở thời thơ ấu của Edison tại làng Milan, quận Erie, bang Ohio (Mỹ).

Bóng đèn dây tóc, phát minh của Edison.

Những người ngưỡng mộ ông ở khắp nơi trên xứ sở hoa anh đào này, nhưng với các công dân thuộc thành phố Yawata ở quận Kyoto, tình cảm của họ dành cho nhà phát minh này sâu đậm hơn. Tại đền thờ Iwashimizu Hachiman có một đài tưởng niệm Edison và ở chân núi dưới đền thờ có một khu mua sắm nhỏ được đặt tên là “phố Edison”, với bức tượng đồng của ông. Thành phố Yamata cũng là địa phương kết nghĩa với Milan, nơi Edison sinh ra, và kể từ đầu những năm 1980, nhiều món quà lưu niệm đã được trao đổi qua lại giữa người dân ở hai nơi.

Edison bắt đầu thí nghiệm bóng đèn sợi đốt vào năm 1878. Đèn phát ra ánh sáng bằng cách sử dụng điện đốt nóng một sợi vật liệu mỏng manh, gọi là dây tóc, cho đến khi nó đủ nóng để bừng sáng. Nhiều nhà phát minh đã cố gắng hoàn thành đèn sợi đốt nhưng các bóng đèn mà họ làm ra có tuổi thọ rất ngắn hoặc giá thành quá cao không thể đưa ra thị trường để thương mại hóa ở quy mô lớn. Số khác nữa thì có dây tóc quá dày khiến phải tiêu tốn một lượng điện quá lớn, không có hiệu quả kinh tế.

Tìm kiếm một chất liệu tốt cho dây tóc là một vấn đề lớn mà Edison cuối cùng cũng đã vượt qua. Ông nhận ra rằng, để không tiêu hao nhiều năng lượng, phải tìm chất liệu có điện trở cao và muốn kéo dài tuổi thọ của dây tóc, chất liệu làm ra nó cũng phải bền khi bị đốt nóng.

Edison nhận ra rằng để tiết kiệm năng lượng, ông phải tìm ra một loại vật liệu có điện trở cao. Nếu muốn kéo dài tuổi thọ của dây tóc, vật liệu này cũng phải bền với nhiệt. Sau khi thử nghiệm hàng nghìn vật liệu, từ bạch kim cho đến tóc và râu, Edison phát hiện một dây tóc làm từ carbon sở hữu các đặc điểm mà ông đang tìm kiếm.

Sau khi thử nghiệm với hàng ngàn chất liệu, từ platium đến râu, tóc, Edison phát hiện một dây tóc làm từ carbon có đặc tính mà ông đang tìm kiếm. Ông quyết định thử dùng dây tóc bằng sợi cotton carbon hóa. Kết quả là bóng đèn chiếu sáng trong thời gian kỷ lục là 14 tiếng. Ngay lập tức, Edison nộp đơn xin cấp bằng sáng chế, trong đó ông mô tả dây tóc carbon có thể được làm từ các chất liệu khác nhau như “sợi lanh và bông, nẹp gỗ, giấy được cuộn theo nhiều cách”.

Thomas Alva Edison (1847- 1931)

Edison tiếp tục nghiên cứu các chất liệu hữu cơ khác mà ông đã carbon hóa trong phòng thí nghiệm. Ông đưa các công nhân của mình đến nhiều nơi trên thế giới để tìm kiếm chất liệu hoàn hảo cho dây tóc bóng đèn. Edison ước tính đã “thử nghiệm không ít hơn 6.000 loài thực vật và lục lọi khắp thế giới để tìm chất liệu dây tóc phù hợp”.

Một trong những công nhân của Edison, William H.Moore, đã gửi về các mẫu từ một rừng tre trúc ở gần đền thờ Iwashimizu Hachiman tại Kyoto vào năm 1889. Loài thực vật này có tên khoa học là Phyllostachys bambusoides, nguồn gốc từ Trung Quốc và Nhật Bản, thường được dùng để làm ống sáo và các đồ dùng thủ công mang tính mỹ thuật cao.

Không rõ Edison có yêu cầu Moore gửi cho ông loại tre đặc biệt nào hay không, hoặc Moore gửi chúng cho Edison theo ý của anh ta. Nhưng dù thế nào thì Edison cũng đã tìm ra một loài tre mà khi carbon hóa sẽ cho ra những dây tóc bóng đèn tuyệt vời.

Để thành những sợi dây tóc bóng đèn, cây tre được cắt ra theo từng mẩu theo chiều dọc rồi chẻ thành những sợi thật mỏng mảnh, uốn cong theo hình kẹp tóc hoặc uốn vòng để đặt vừa trong bóng đèn. Sau đó chúng được phủ lớp carbon sấy khô và đốt nóng trong lò ở nhiệt độ cực cao trong nhiều giờ.

Trong tiến trình này, những sợi tre chuyển từ cấu trúc cellulose ban đầu, thành dạng carbon nguyên chất, rồi cho vào bóng đèn thủy tinh. Tuy nhiên, dây tóc bằng tre chỉ dài tối đa bằng khoảng cách giữa 2 mắt của đốt tre.

Sự hạn chế về chiều dài dây tóc khiến độ sáng của bóng đèn sợi carbon bị hạn chế. Nó không sáng hơn một cây nến, nhưng tỏa sáng lâu hơn bất cứ dây tóc bóng đèn nào vào thời điểm đó. Một số bóng đèn mà Edison và nhóm của ông có tuổi thọ hơn 1.200 giờ.

Dây tóc carbon trở thành chất liệu vượt trội trong nhà máy bóng đèn sợi đốt, cho đến khi dây tóc tungsten phát triển mạnh, bóng đèn có tuổi thọ dài hơn và sáng hơn. Bóng đèn sợi tundsten đầu tiên được làm từ một công ty ở Hungary được gọi là Tungsram vào năm 1904. Vào năm 1911, công ty của Edison, General Electric, đã chuyển sang dùng tungsten.

Edison qua đời năm 1931. Ba năm sau, tượng đài Thomas Alva Edison được xây dựng trong khuôn viên đền Iwashimizu Hachimangu, trên đỉnh núi Otokoyama. Khi Madeleine Edison Sloane, con gái của Edison, thăm đền vào năm 1964, bà đã tỏ ra vô cùng xúc động khi nhìn thấy đài kỷ niệm cha mình ở một đất nước xa xôi và nhận xét rằng đây là điều mà bà chưa từng thấy ở Mỹ.

Đài tưởng niệm Edison ở khuôn viên đền Iwashimizu Hachiman.

Mỗi năm, nhân ngày sinh và ngày mất của Edison, một lễ hội ánh sáng diễn ra ở đền thờ Iwashimizu Hachiman, khi đó đèn lồng làm bằng tre truyền thống địa phương được thắp sáng quanh đài tưởng niệm ông cùng với việc quốc ca Mỹ được phát lên.