Tên chính thức của dự án là “Triboelectric nanogenerator carpet” (thảm TENG), sản phẩm thảm tích trữ điện được tích hợp vào sàn gỗ, do nhóm nghiên cứu BK TENG, gồm các sinh viên: Lê Hoàng Minh, Trần Duy Khang, Nguyễn Hoàng Gia Huy, Đỗ Nguyễn Chi Mai, Bùi Đức Nghị, Lê Văn Trí, Giang Quốc Phong, Lâm Hoàng Vĩnh Khang của trường ĐH Bách khoa (ĐHQG TP. HCM) nghiên cứu và phát triển.
Chỉ với một tấm thảm bọc, bên trong có thiết bị. Khi người bước chân lên, hai lớp vật liệu sẽ tiếp xúc và tạo ra điện. Từ bước chân đi bộ thu hồi được… điện năng sử dụng trong gia đình, đó là ý tưởng độc đáo của nhóm sinh viên này.
 |
Nhóm tham gia giới thiệu nghiên cứu trong chương trình "Chuyến xe tri thức" của trường ĐH Bách khoa (ĐHQG TP. HCM). Ảnh: IPTC |
Nhóm cho biết, cơ sở đặt vấn đề cho dự án này là nguy cơ thiếu hụt điện tại Việt Nam ngày càng lớn. Theo Bộ Công Thương, Việt Nam có nguy cơ thiếu hụt điện từ năm 2021 - 2025 do chậm tiến độ tại nhiều dự án điện lớn. Để đáp ứng nhu cầu điện đến năm 2030, ngành điện cần đảm bảo sản lượng điện đạt 265 - 278 tỷ kWh vào năm 2020 và từ 572 - 632 tỷ kWh trong mười năm tiếp theo.
Hiện nay, các nguồn năng lượng tái tạo được khuyến khích là năng lượng gió, ánh sáng Mặt Trời, chất thải rắn và sinh khối. Tuy nhiên, những nguồn này đòi hỏi cơ sở hạ tầng phức tạp và tốn kém để khai thác. Việt Nam lại là đất nước chịu tác động nghiêm trọng của biến đổi khí hậu, việc tìm kiếm giải pháp vừa bảo vệ mội trường, vừa tiết kiệm tài nguyên là rất cần thiết.
Từ những vấn đề này, nhóm bắt tay nghiên cứu thiết bị thu hồi điện từ bước chân. Theo nhóm, ý tưởng này không mới. Tại London (Anh), đã có một đường tên Pavengen ở West End được chuyển đổi thành một đoạn đường thông minh, hấp thu năng lượng đầu tiên trên thế giới. Pavegen chỉ có diện tích 10m2 nằm trên phố Bird Street, khai thác sự chuyển đổi năng lượng từ các bước chân thành điện năng, cung cấp năng lượng thắp sáng đèn đường và bộ phát âm thanh như tiếng chim hót, tạo sự thích thú cho người đi bộ.
 |
Mô hình thu điện từ bước chân đi bộ tại khu Pavengen (London), Anh. |
Thiết bị cấu tạo khá đơn giản, gồm vỏ bọc đệm vải bên ngoài và thiết bị TENG bên trong. Sản phẩm là một tấm thảm, với cơ chế hoạt động là một máy phát. Khi có người dẫm lên thảm, hai lớp vật liệu PDMS và nhôm trong thảm sẽ tiếp xúc với nhau, khi người nhấc chân lên, chúng sẽ quay về trạng thái tách.
Thiết bị của nhóm hoạt động trên nguyên tắc của máy phát điện nano (TENG). Tức là khai thác điện thế tĩnh điện được hình thành khi tiếp xúc bề mặt của hai vật liệu có ái lực electron khác nhau để chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.
Khi hai bề mặt vật liệu được tiếp xúc và tách ra, tạo nên hiện tượng nhiễm điện dương ở một bề mặt vật liệu và nhiễm điện âm ở bề mặt vật liệu còn lại. Việc lựa chọn vật liệu ứng dụng cho TENG cũng vô cùng đa dạng. Vật liệu cách điện hay càng kém dẫn điện thì càng có khả năng nhiễm điện ma sát lớn.
 |
Nhóm BK TENG giới thiệu sản phẩm và công ty Techtronics Industries. Ảnh: IPTC |
Theo trưởng nhóm Lê Hoàng Minh, thiết bị thu hồi điện từ bước chân hoạt động dựa trên nguyên tắc phát điện nano ma sát (Triboelectric Nanogenerator- TENG) là một trong những công nghệ có hiệu quả nhất thu năng lượng cơ học chuyển đổi thành điện năng.
Công nghệ này đang thu hút được sự quan tâm lớn từ các tổ chức, cơ sở nghiên cứu, và phòng thí nghiệm lớn trên thế giới. TENG có nhiều ưu điểm lớn, như chế tạo đơn giản, gọn nhẹ, mềm dẻo, độ bền lâu dài, sử dụng được nhiều loại vật liệu, và hiệu suất thu năng lượng cao. Ưu điểm của công nghệ này là gọn nhẹ, mềm dẻo, độ bền lâu, sử dụng nhiều loại vật liệu, cơ chế chuyển hóa dao động ma sát hiện chưa có trên thị trường, hiệu suất lại cao hơn các nguồn dao động cơ học không ổn định. Bước chân càng nhiều càng tích điện nhiều, thúc đẩy con người tăng vận động cải thiện sức khỏe. Tổng giá thành nguyên vật liệu mà nhóm làm ra sản phẩm nghiên cứu chỉ hết 160.000 đồng.
"Trong nghiên cứu này, nhóm đã chế tạo TENG bằng phương pháp phân pha nâng cao, đổ khuôn chế tạo các màng nano convex polydimethylsiloxane (PDMS) mô phỏng cấu trúc tự nhiên của loài ong. Thiết bị của nhóm hoàn toàn mới, giúp thu dao động từ bước chân con người chuyển hóa thành điện năng”, Minh cho biết thêm.
Theo nhóm, đối tượng mà sản phẩm này nhắm đến trước hết là ngay tại trường ĐH Bách khoa. Thảm điện năng được đặt ở các cổng ra vào, cầu thang… nơi có nhiều người qua lại sẽ tích trữ nhiều điện năng, tiết kiệm điện cho trường. Ngoài ra, sản phẩm còn khuyến khích vận động, đặc biệt sau những giờ học tập, làm việc, giúp nâng cao sức khỏe.
Ngoài ra, sản phẩm còn nhắm đến các bãi giữ xe, cửa hàng tiện lợi, quán café… có lượng khách ra vào nhiều. Nhưng về lâu dài, nhóm muốn hướng đến các khách hàng hộ gia đình, chung cư, sẽ thay thế hoàn toàn năng lượng truyền thống và thúc đẩy vận động, tăng cường sức khỏe.
 |
Nhóm BK TENG giới thiệu nghiên cứu đến học sinh trường Trần Đại Nghĩa để tạo cảm hứng nghiên cứu khoa học cho học sinh. Ảnh: IPTC |
Nhóm BK TENG được sáng lập và hỗ trợ nhiều từ TS Bùi Văn Tiến, một chuyên gia về mảng khoa học vật liệu và TS Võ Thanh Hằng – Chủ nhiệm CLB Khởi nghiệp Xanh Bách Khoa – BKGI. Hiện, nhóm đang sở hữu phương pháp chế tạo cấu trúc nano tạo bề mặt ma sát độc quyền do TS Bùi Văn Tiến nghiên cứu phát triển, đã được cấp bằng sáng chế ở Mỹ.
Sản phẩm của nhóm từng giành giải Ba cuộc thi Euréka 2019, Top 20 'Bach khoa Innovation 2020'. Mới đây, nhóm lọt vào top 5 cuộc thi khởi nghiệp 'GBA Business Challenge 2021' do Cơ quan trao đổi Hàn lâm Đức - DAAD và trường ĐH Việt Đức tổ chức.
