Lấy năng lượng từ cơ thể người cung cấp cho thiết bị điện tử

Một nhóm kỹ sư nano tại Đại học California San Diego phát triển một “lưới điện siêu nhỏ có thể đeo được” thu hoạch và lưu trữ năng lượng từ cơ thể con người để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử nhỏ.

Thiết bị bao gồm ba phần chính: pin nhiên liệu sinh học chạy bằng mồ hôi, thiết bị hỗ trợ chuyển động được gọi là máy phát điện ma sát và siêu tụ điện lưu trữ năng lượng. Tất cả các bộ phận đều linh hoạt, có thể giặt được và in lụa lên quần áo.

image001.jpg -0
Tế bào nhiên liệu sinh học thu hoạch năng lượng từ mồ hôi.

Lu Yin, đồng tác giả đầu tiên, tiến sĩ kỹ thuật nano tại Trường Kỹ thuật UC San Diego Jacobs, cho biết: “Chúng tôi đang áp dụng khái niệm về lưới điện siêu nhỏ để tạo ra các hệ thống đeo được cung cấp năng lượng bền vững, đáng tin cậy và độc lập.

Giống như lưới điện siêu nhỏ của thành phố tích hợp nhiều nguồn năng lượng tái tạo cục bộ như gió và mặt trời, lưới điện siêu nhỏ có thể đeo được tích hợp các thiết bị thu năng lượng cục bộ từ những các bộ phận khác nhau của cơ thể, như mồ hôi và chuyển động, đồng thời chứa năng lượng dự trữ”.

Tế bào nhiên liệu sinh học thu năng lượng từ mồ hôi được đặt bên trong áo ở ngực. Các thiết bị chuyển đổi năng lượng từ chuyển động thành điện năng - được gọi là máy phát điện ma sát - được đặt bên ngoài áo trên cánh tay và hai bên thân gần thắt lưng. Họ thu năng lượng từ chuyển động đung đưa của cánh tay vào thân mình khi đi bộ hoặc chạy. Siêu tụ điện bên ngoài áo trên ngực tạm thời lưu trữ năng lượng từ cả hai thiết bị và sau đó phóng điện để cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử nhỏ.

Thu hoạch năng lượng từ cả chuyển động và mồ hôi cho phép microgrid có thể đeo được cung cấp năng lượng cho các thiết bị một cách nhanh chóng và liên tục. Máy phát điện ma sát cung cấp năng lượng ngay khi người dùng bắt đầu di chuyển, trước khi đổ mồ hôi. Khi người dùng bắt đầu đổ mồ hôi, mạng tế bào nhiên liệu sinh học bắt đầu cung cấp năng lượng và tiếp tục làm như vậy sau khi người dùng ngừng di chuyển.

Yin giải thích: “Khi bạn cộng hai điều này lại với nhau, chúng sẽ bù đắp cho những thiếu sót của nhau. Chúng bổ sung và hiệp lực để cho phép khởi động nhanh và cung cấp năng lượng liên tục”. Toàn bộ hệ thống khởi động nhanh gấp hai lần so với chỉ sử dụng pin nhiên liệu sinh học và kéo dài gấp ba lần so với chỉ sử dụng máy phát điện ma sát.

Lưới điện siêu nhỏ có thể đeo được thử nghiệm trên một đối tượng trong các phiên kéo dài 30 phút bao gồm 10 phút tập thể dục trên máy đạp xe hoặc chạy, sau đó là 20 phút nghỉ ngơi. Hệ thống có thể cấp nguồn cho đồng hồ đeo tay LCD hoặc màn hình điện sắc nhỏ - một thiết bị thay đổi màu sắc để đáp ứng với điện áp đặt vào - trong mỗi phiên kéo dài 30 phút.

Mạng tế bào nhiên liệu sinh học được trang bị các enzym kích hoạt sự trao đổi điện tử giữa phân tử lactate và oxy trong mồ hôi con người để tạo ra điện. Làm việc với các đồng nghiệp tại Trung tâm cảm biến đeo được của UC San Diego, sau đó họ đã cập nhật công nghệ để có thể co giãn và đủ mạnh để chạy các thiết bị điện tử nhỏ. Máy phát điện ma sát được làm bằng vật liệu tích điện âm, đặt trên cẳng tay và vật liệu tích điện dương, đặt ở hai bên thân.

Khi cánh tay vung vào thân trong khi đi bộ hoặc chạy, các vật liệu tích điện trái dấu cọ xát với nhau và tạo ra điện. Mỗi thiết bị đeo cung cấp một loại năng lượng khác nhau. Mạng tế bào nhiên liệu sinh học cung cấp điện áp thấp liên tục, trong khi máy phát điện ma sát cung cấp xung điện áp cao. Để hệ thống cấp nguồn cho thiết bị, các điện áp khác nhau này cần được kết hợp và điều chỉnh thành một điện áp ổn định. Đó là nơi siêu tụ điện phát huy tác dụng; chúng hoạt động như một bể chứa tạm thời lưu trữ năng lượng từ cả hai nguồn điện và có thể xả năng lượng khi cần thiết.

Yin so sánh việc thiết lập với một hệ thống cấp nước: “Hãy tưởng tượng mạng tế bào nhiên liệu sinh học giống như một vòi chảy chậm và máy phát điện ma sát giống như một vòi phun ra những tia nước. Trong khi siêu tụ điện là bể chứa mà cả hai đều nạp vào và bạn có thể rút từ bể đó theo bất kỳ cách nào bạn cần”. Mọi bộ phận được kết nối với nhau bằng các khớp nối bạc linh hoạt cũng được in trên áo và được cách nhiệt bằng lớp phủ chống thấm nước.

Hiệu suất của từng bộ phận không bị ảnh hưởng bởi việc uốn, gấp và vò nhiều lần hoặc giặt trong nước - miễn là không sử dụng chất tẩy rửa. Yin cho biết, đổi mới chính của công việc này không phải là bản thân thiết bị đeo được, mà là sự tích hợp có hệ thống và hiệu quả của tất cả thiết bị.

“Chúng tôi không chỉ cộng A và B lại với nhau và gọi đó là một hệ thống. Chúng tôi đã chọn các bộ phận có hệ số hình thức tương thích (mọi thứ ở đây đều có thể in được, linh hoạt và co giãn được); hiệu suất phù hợp; và chức năng bổ sung, có nghĩa là tất cả chúng đều hữu ích cho cùng một kịch bản (trong trường hợp này là chuyển động nghiêm ngặt)”.

Hệ thống cụ thể này hữu ích cho điền kinh và những trường hợp khác mà người dùng đang tập thể dục. Nhưng đây chỉ là một ví dụ về cách sử dụng microgrid có thể đeo được. Yin bình luận: “Chúng tôi không giới hạn bản thân trong thiết kế này. Chúng tôi có thể điều chỉnh hệ thống bằng cách chọn các loại máy thu năng lượng khác nhau cho những tình huống khác nhau”. Nhóm nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các thiết kế khác có thể thu năng lượng trong khi người dùng đang ngồi trong văn phòng chẳng hạn hoặc di chuyển chậm ra ngoài.

Diên San (Tổng hợp)

Các tin khác

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Tên lửa đất đối không Koral (đôi khi cũng được viết là Coral) dường như đã ra mắt công chúng như một phần trong loạt hệ thống vũ khí nội địa mới của Ukraine được giới thiệu gần đây.

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Các thí nghiệm trên tàu con thoi vũ trụ đã chỉ ra rằng vi khuẩn Salmonella, một nguồn gây ngộ độc thực phẩm phổ biến và đôi khi gây tử vong, trở nên độc hại hơn trong không gian. Đó là nghiên cứu được thực hiện trên chuyến bay STS-115 của tàu Atlantis năm 2006 và STS-123 của tàu Endeavour hai năm sau đó...

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Những lọ tinh dầu nhỏ gọn, mang vẻ ngoài vô hại như dung dịch thuốc nhỏ mắt hay tinh dầu thuốc lá điện tử đang trở thành lớp vỏ ngụy trang tinh vi cho các chất ma túy thế hệ mới. Không chỉ dừng lại ở việc sử dụng, mà đau lòng hơn, nhiều em học sinh còn mua bán, tàng trữ ngay trong môi trường học đường, gióng lên hồi chuông cảnh báo về tình trạng mua bán ma túy ngày càng trẻ hóa.

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Những ngày gần đây, các địa phương trên cả nước đang tất bật triển khai công tác tuyển sinh đầu cấp. Với thành phố đông dân, tập trung nhiều trường học như Thủ đô Hà Nội, công tác tuyển sinh càng được chú trọng thay đổi; từ khâu đăng ký dự thi, tra cứu thông tin đến công bố kết quả triển khai đồng bộ các nền tảng trực tuyến, mang lại sự thuận tiện và minh bạch hơn cho phụ huynh, học sinh.

Một quyết định tháo gỡ

Một quyết định tháo gỡ

Chiều 5/12/2025, với 439/443 đại biểu biểu quyết tán thành, Quốc hội đã thông qua thông Luật Giám định tư pháp sửa đổi, sẽ có hiệu lực từ ngày 1/5/2026. Luật này đã khôi phục “quyền” giám định pháp y thương tích trên người sống của các bác sĩ pháp y CAND…

Một vụ mạo danh và sự ra đời của pháp lý về danh tính

Một vụ mạo danh và sự ra đời của pháp lý về danh tính

Giữa thế kỷ XVI, tại một ngôi làng nhỏ miền Nam nước Pháp, một người đàn ông trở về sau nhiều năm mất tích và được cả cộng đồng thừa nhận là Martin Guerre. Ông được vợ chấp nhận, được gia đình đón nhận, thậm chí tham gia các tranh chấp tài sản như một chủ hộ thực sự. Chỉ có một sự thật mà không ai nhận ra trong nhiều năm: ông không phải Martin Guerre. Vụ án sau đó không chỉ là câu chuyện về một kẻ mạo danh, mà còn trở thành một trong những hồ sơ đầu tiên đặt nền móng cho tư duy pháp lý về danh tính con người - một vấn đề mà hơn 4 thế kỷ sau vẫn còn nguyên tính thời sự.

Chúng ta quá dễ bị tổn thương khi dữ liệu trở thành vũ khí

Chúng ta quá dễ bị tổn thương khi dữ liệu trở thành vũ khí

Cuộc tấn công bằng máy bay không người lái của Iran mới đây nhắm vào trung tâm dữ liệu của các hãng công nghệ lớn tại Trung Đông bất ngờ gióng lên hồi chuông cảnh báo đối với thế giới: cơ sở hạ tầng dữ liệu đã chuyển từ tài sản thương mại thành mục tiêu chiến lược.

Cuộc chạy đua tên lửa dẫn đường chính xác

Cuộc chạy đua tên lửa dẫn đường chính xác

Các cường quốc hàng đầu hiện đang bắt đầu hiểu được những thay đổi mang tính cách mạng do tiềm năng sử dụng rộng rãi các loại vũ khí chính xác tầm xa mang lại. Ở quy mô mà tên lửa chiến thuật có thể được sản xuất và triển khai hàng nghìn chiếc, tên lửa hành trình hàng chục nghìn chiếc và máy bay không người lái cảm tử tầm xa hàng triệu chiếc mỗi năm, tác động của chúng sẽ tương đương với vũ khí hạt nhân, ít nhất là ở cấp độ chiến thuật. Tất nhiên, giải pháp tối ưu sẽ luôn là sự kết hợp của cả hai, nhưng hoàn toàn có thể trong vòng 5 đến 10 năm tới, chính các loại vũ khí tầm xa, độ chính xác cao sẽ có khả năng giải quyết nhiệm vụ chính là đánh bại kẻ thù từ xa mà không cần sử dụng máy bay có người lái.

Những vũ khí mới Mỹ tấn công Iran được nâng cấp từ chính vũ khí nổi tiếng của Tehran

Những vũ khí mới Mỹ tấn công Iran được nâng cấp từ chính vũ khí nổi tiếng của Tehran

Cuộc chiến với Iran đang trở thành nơi thử nghiệm cho các loại vũ khí mới nhất của Mỹ. Quân đội Hoa Kỳ đã sử dụng một số loại vũ khí mới để thực hiện các cuộc tấn công chống lại Tehran. Chúng bao gồm tên lửa đạn đạo tầm ngắn và máy bay không người lái (UAV) tấn công giá rẻ. Loại này được Mỹ cải biên từ công nghệ UAV của Iran. Các nhà quan sát cũng phát hiện ra một biến thể mới của tên lửa hành trình phóng từ tàu chiến.

Data “nóng” lên sàn “chợ đen”

Data “nóng” lên sàn “chợ đen”

Bỗng một ngày nào đó, người ta bàng hoàng khi phát hiện hình ảnh của mình bị rao bán trên mạng với cảnh nhạy cảm, bị cắt ghép, chắp vá thành những món hàng “nóng” và bị trao đổi, mua bán như mớ rau, cân cá trên “chợ đen”. Đây là thực trạng đáng báo động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến danh dự và nhân phẩm con người, gây ra nhiều hệ lụy xấu cho cộng đồng và xã hội...

DNA và vụ án “giết người chưa từng gặp”

DNA và vụ án “giết người chưa từng gặp”

DNA của một người vô gia cư Mỹ được tìm thấy dưới móng tay một nạn nhân bị giết, nhưng anh chưa từng gặp người đó trong đời, và từ nghịch lý này, một sự thật lộ ra: thứ được coi là bằng chứng chắc chắn nhất lại có thể đẩy một người vô tội đến sát bờ vực bị kết án.

Công nghệ kỹ thuật số tham chiến tại Trung Đông

Công nghệ kỹ thuật số tham chiến tại Trung Đông

Khi công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) và các công cụ kỹ thuật số ngày càng được sử dụng nhiều trong hoạt động quân sự, chiến sự giữa Mỹ, Israel và Iran cho thấy cách thức tiến hành chiến tranh đang thay đổi nhanh chóng. Khi dữ liệu trở thành mục tiêu và AI trở thành công cụ ra quyết định, ranh giới giữa chiến tranh truyền thống và chiến tranh công nghệ cao gần như bị xóa nhòa.

AI tái định nghĩa ưu thế quân sự?

AI tái định nghĩa ưu thế quân sự?

Mới đây, một công ty công nghệ quốc phòng Trung Quốc tuyên bố hệ thống AI của họ đã phát hiện tín hiệu từ máy bay ném bom tàng hình B-2 của Mỹ và dấu hiệu huy động quân sự nhiều tuần trước khi cuộc xung đột với Iran leo thang.

Tên lửa bí ẩn từ vũ trụ của Israel

Tên lửa bí ẩn từ vũ trụ của Israel

Việc Israel sử dụng tên lửa Blue Sparrow đã thu hút sự chú ý toàn cầu vì quỹ đạo bay bất thường, tốc độ cao và khả năng tấn công các vị trí được phòng thủ kiên cố mà không cần nhiều cảnh báo.

Vụ rò rỉ hơn 16 tỷ mật khẩu lớn nhất lịch sử

Vụ rò rỉ hơn 16 tỷ mật khẩu lớn nhất lịch sử

Hơn 16 tỷ mật khẩu và thông tin đăng nhập bị phơi bày trên không gian mạng đã tạo ra cú sốc lớn đối với giới an ninh toàn cầu. Vượt ra ngoài con số kỷ lục, vụ rò rỉ đã phơi lộ một thực tế đáng lo ngại: các lỗ hổng an ninh đang âm thầm kết nối, và chuyển hóa thành mối đe dọa có tính hệ thống.

Cuộc chiến quyền lực kỹ thuật số

Cuộc chiến quyền lực kỹ thuật số

Việc kiểm soát các tuyến cáp quang ngầm dưới biển, huyết mạch của mạng Internet toàn cầu, đã trở thành chiến tuyến mới trong cuộc chiến giành quyền lực kỹ thuật số. Trong các vùng biển tranh chấp, sức mạnh thường được coi là một màn trình diễn.

ChatGPT - vũ khí của nữ sát thủ

ChatGPT - vũ khí của nữ sát thủ

Một phụ nữ 21 tuổi ở Hàn Quốc vừa bị cáo buộc đã sử dụng phần mềm ChatGPT để giúp trả lời các câu hỏi khi cô ta lên kế hoạch cho một loạt vụ giết người khiến hai người đàn ông thiệt mạng và một người khác bất tỉnh trong giây lát.