Giấy dán tường thông minh tự tạo ra năng lượng

Trong tương lai, những ngôi nhà sẽ được trang trí bằng các mẫu "giấy dán tường thông minh", hấp thụ được ánh sáng từ môi trường xung quanh kể cả các tia sáng nhỏ nhất.

Sau phát minh về pin Mặt trời linh hoạt, các nhà khoa học sắp cho ra loại "giấy dán tường thông minh", hấp thụ được ánh sáng và nhiệt lượng nhằm cung cấp năng lượng cho những ngôi nhà trong một vài năm tới.

Các kỹ sư tại Đại học Surrey (Anh) đã sử dụng thiết kế hình mắt bướm để tạo ra những tấm pin mỏng như giấy mà trong điều kiện ánh sáng mờ vẫn đạt được 90% hiệu suất.

Giấy dán tường thông minh làm từ siêu vật liệu graphene có thể cung cấp điện năng cho ngôi nhà trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu đã suy đoán rằng graphene - một loại vật liệu có độ dày chỉ bằng một nguyên tử - có thể dùng để tạo ra các tấm pin Mặt trời với điểm yếu là hấp thụ ánh sáng khá tệ. Chính vì lý do này, các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu cách thức các loài động vật phản ứng như thế nào trong bóng tối và họ phát hiện thấy loài bướm đêm đã tiến hóa một cách thông minh để hấp thụ tối đa lượng ánh sáng có thể.

Đôi mắt của bướm đêm có những mảnh gương rất nhỏ mà qua đó ánh sáng được thu về trung tâm của mắt. Các nhà khoa học đã sao chép cấu trúc này từ mắt bướm đêm để làm các tấm pin cực kì hiệu quả.

Vật liệu nano mỏng cho phép các ứng dụng tương lai như "giấy dán tường thông minh" có thể tạo ra điện từ ánh sáng hoặc nhiệt.

Giáo sư Ravi Silva, Viện trưởng Viện Công nghệ Anh phát biểu: "Thiên nhiên đã biết cách tiến hóa đơn giản nhằm thích nghi cực kì hiệu quả. Và từ đó, chúng ta tìm được nguồn cảm hứng để chinh phục những thách thức của công nghệ trong tương lai.

Mắt của loài bướm với những tấm gương siêu nhỏ cho phép chúng có thể nhìn trong điều kiện khá tối, chúng tôi áp dụng kỹ thuật tương tự để tạo ra một loại vật liệu mỏng và hấp thụ ánh sáng tuyệt vời nhất từ những mẫu graphene".

"Các tế bào năng lượng khi được phủ một lớp vật liệu này có thể hấp thụ những tia sáng yếu nhất và "giấy dán tường thông minh" hay "cửa sổ thông minh" khi được lắp đặt trong ngôi nhà có thể tạo ra điện từ ánh sáng hoặc nhiệt xung quanh.

Siêu vật liệu graphene cũng được ghi nhận như một loại vật liệu có tính dẫn nhiệt và sức bền cơ học cao, tuy nhiên, các nhà khoa học phải sử dụng phương pháp cách điện được gọi là "nanotexturising" để giúp graphene hấp thụ được ánh sáng tốt hơn", giáo sư Silva nói thêm.

Pin mặt trời linh hoạt sẽ sớm được trang bị cho các bức tường trong nhà cũng như đặt trên mái của ngôi nhà.

Tiến sĩ José Anguita đến từ trường Đại học Surrey - tác giả chính của công trình nghiên cứu nhận xét: "Chính vì độ mỏng của nó, graphene chỉ có thể hấp thụ được một tỷ lệ ánh sáng rất nhỏ trên bề mặt, vì vậy graphene không thích hợp cho các loại công nghệ quang điện tử đòi hỏi sự ưu việt trong tương lai.

Siêu vật liệu graphene với cấu trúc nano có tác dụng phân luồng các tia sáng vào những khoảng không gian hẹp giữa các cấu trúc nano, do đó tăng số lượng ánh sáng hấp thụ được".

Graphene có độ dày chỉ bằng một nguyên tử.

"Hiện tại, chúng tôi đã có thể quan sát được sự hấp thụ ánh sáng cực mạnh từ những tấm phim nano rất mỏng. Thông thường, một tấm graphene có thể hấp thụ 2-3% ánh sáng, bằng cách sử dụng phương pháp này, siêu vật liệu graphene với công nghệ phủ nano siêu mỏng có thể hấp thụ 95% ánh sáng trên phổ rộng, từ các tia cực tím đến hồng ngoại", tiến sĩ Anguita cho biết thêm.

Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học Science Advances.