Các kỹ sư thuộc Đại học Binghamton (Mỹ) vừa chế tạo được loại giấy dán tường có thể tạo ra điện từ hơi ẩm trong không khí, bộ phận báo chí của trường Binghamton đưa tin ngày 1/10/2026.
Giáo sư Seokheun “Sean” Choi - dẫn đầu nghiên cứu - đã ghép 1.596 phần tử thành một tấm và tấm này đủ sức cấp điện cho một bàn phím không dây. Ở độ ẩm tương đối 80%, mỗi phần tử cho điện áp khoảng 0,34 V, với mật độ công suất đạt 2,2 µW/cm².
Ảnh: Đại học Binghamton
Không chỉ phát điện, loại giấy này còn đóng vai trò như một máy hút ẩm thụ động. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Advanced Energy Materials.
Bài toán cấp điện cho thiết bị công suất nhỏ
Mỗi năm, trong nhà lại có thêm nhiều thiết bị nhỏ như cảm biến nhiệt độ, bàn phím không dây và đủ loại đồ thông minh khác. Chúng tốn rất ít điện, nhưng pin thì phải thay, còn ổ cắm lại buộc thiết bị phải đặt gần đó.
Vì vậy, các nhà nghiên cứu tìm cách lấy năng lượng ngay từ môi trường xung quanh. Hơi ẩm trong không khí là một nguồn đầy hứa hẹn.
Khác với pin mặt trời, hệ thống này không cần ánh sáng. Hơi nước liên tục được sinh ra trong nhà nhờ hơi thở, nấu ăn, tắm rửa và nhiều sinh hoạt hằng ngày khác.
Năng lượng thu được đủ để cung cấp năng lượng cho một bàn phím không dây. Ảnh: Đại học Binghamton
Công nghệ mới: Lớp phủ bằng giấy
Nhóm nghiên cứu ở Binghamton đề xuất dùng chính giấy dán tường. Họ thiết kế một hệ thống các máy phát điện ẩm (MEG) thu nhỏ, trong đó mỗi vùng trên cùng một tờ giấy đảm nhận một vai trò riêng. Có vùng hút nước, có vùng làm nước bay hơi, để hơi ẩm di chuyển qua vật liệu theo hướng định sẵn.
Nguyên lý hoạt động như sau
Nước được hấp thụ sẽ thúc đẩy sự xuất hiện và dịch chuyển của các ion, tức các hạt mang điện. Khi nồng độ ion ở các vùng khác nhau không đồng đều, điện tích bị tách ra và tạo thành điện áp để dùng cho mạch ngoài. Do đó, thiết kế phải duy trì được sự khác biệt giữa các vùng, đảm bảo hơi ẩm luôn chuyển động theo một chiều.
Cụ thể, phần rìa của máy phát được xử lý bằng glycerin để giữ nước từ không khí. Gần tâm hơn là lớp polyme polyvinylpyrrolidone (PVP), còn vùng chính giữa được phủ một lớp sáp, có nhiệm vụ điều tiết việc nhả ẩm và bay hơi. Nước đi vào từ vùng rìa rồi hướng dần về trung tâm.
Theo các nhà vật lý, trong tương lai có thể sản xuất loại giấy này bằng phương pháp in. Các điểm tiếp xúc được dẫn qua những lỗ nhỏ trên giấy, còn dây dẫn nằm ở mặt sau. Nhờ vậy, nhiều máy phát có thể kết nối với nhau mà mặt trước vẫn phẳng, không hề thấy dây.
Kết quả thử nghiệm
Cuối cùng, giáo sư lắp được một tấm liền khối gồm 1.596 phần tử và nó đã cấp điện thành công cho bàn phím không dây. Ở độ ẩm tương đối 80%, mỗi phần tử cho khoảng 0,34 V, mật độ công suất lên tới 2,2 µW/cm².
Nhóm cũng thử nối các máy phát theo cách nối tiếp và song song để xem cách nào cho công suất cao nhất. Kết quả của hai cách khá tương đồng.
Các nhà khoa học nhấn mạnh: Bàn phím chỉ là một ví dụ. Thí nghiệm này không có nghĩa là lớp phủ có thể cấp điện cho đồ gia dụng hay cả ngôi nhà. Lĩnh vực ứng dụng chính là những thiết bị siêu tiết kiệm điện, như cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không dây, thiết bị theo dõi khí hậu, các bộ phận của hệ thống nhà thông minh và các thiết bị điện tử công suất thấp khác.
Ngoài ra, nhóm còn xem giấy dán tường như một bề mặt giúp làm dịu biến động độ ẩm nhờ khả năng hút và nhả nước. Trong phòng thí nghiệm, độ ẩm đã giảm từ 38% xuống 32%.
Các tác giả cho rằng trong tương lai, công nghệ này có thể phần nào giảm tải cho hệ thống điều hòa và hút ẩm, đồng thời tạo ra một lượng điện nhỏ từ hơi ẩm. Tuy nhiên, khả năng điều chỉnh vi khí hậu của cả căn phòng vẫn cần được kiểm chứng riêng.
Giới khoa học đã nghiên cứu việc tạo điện từ hơi ẩm khí quyển từ lâu. Năm 2020, một nhóm nghiên cứu đề xuất máy phát làm từ màng mỏng gồm các sợi nano protein lấy từ vi khuẩn.
Bên trong màng hình thành sự chênh lệch ổn định về lượng nước, nhờ đó thiết bị sinh ra dòng điện. Họ thu được điện áp khoảng nửa vôn và chứng minh rằng nối nhiều phần tử với nhau có thể cấp điện cho thiết bị điện tử.
Tham khảo: Science
