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

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

Nếu động cơ hơi nước thúc đẩy cách mạng công nghiệp, Internet mở ra kỷ nguyên kết nối toàn cầu thì trí tuệ nhân tạo (AI) đang định hình nền văn minh số của thế kỷ XXI. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, công nghệ này cũng bị các tổ chức tội phạm, mạng lưới lừa đảo và các nhóm cực đoan lợi dụng để gia tăng quy mô, mức độ tinh vi của các cuộc tấn công mạng, gian lận tài chính hay thậm chí là khủng bố.

Cuộc chiến của niềm tin

Cuộc chiến của niềm tin

Có những thứ vũ khí không phát ra tiếng nổ. Nó không để lại hố bom, không làm rung cửa kính, cũng không hiện lên trên bản đồ quân sự. Nhưng, nó âm thầm đi vào điện thoại, bảng tin, nhóm chat, những cuộc tranh luận gia đình và cả lá phiếu của cử tri. Tin giả, trong hình hài mới của thời trí tuệ nhân tạo (AI), đang trở thành một thứ vũ khí như thế.

Phát động cao điểm thi đua 70 ngày đêm lập thành tích xuất sắc chào mừng kỉ niệm 70 năm Ngày truyền thống lực lượng Cảnh sát kinh tế

Những người gác cửa vùng kinh tế Đông bắc

Suốt hơn 45 năm xây dựng và trưởng thành, từ 14 cán bộ, chiến sĩ đầu tiên đến đơn vị Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân thời kỳ đổi mới, Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về tham nhũng, kinh tế, buôn lậu và môi trường Công an tỉnh Quảng Ninh đã lặng lẽ giữ vững trận tuyến bảo vệ nền kinh tế, đấu tranh với tham nhũng, buôn lậu, hàng giả và tội phạm kinh tế, góp phần giữ gìn kỷ cương pháp luật, môi trường đầu tư và sự bình yên của nhân dân đất mỏ.

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Trong thế giới lượng tử, luật chơi của các điệp viên truyền thống hoàn toàn bị phá sản. Hãy tưởng tượng một bức thư mật được viết bằng các hạt ánh sáng. Chỉ cần một cái nhìn lén lút của mật thám, bức thư sẽ ngay lập tức tự hủy và phát tín hiệu báo động về trung tâm đầu não. Đó không phải là phép thuật, đó là Phân phối khóa lượng tử (QKD) - thứ đang giúp Bắc Kinh xây dựng một hệ thống thông tin liên lạc quốc phòng mà không một siêu máy tính nào của phương Tây có thể giải mã.

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Ma túy đá hay các chất ảo giác, muốn đưa vào cơ thể, người nghiện ngập luôn cần đến những “dụng cụ trung gian” - đó là những chiếc nỏ thủy tinh uốn lượn, những chiếc bình khò tinh vi. Lâu nay, dư luận thường chỉ chú ý đến các đường dây mua bán ma túy mà ít ai biết rằng, phía sau dòng chảy đen tối đó là một thị trường ngầm cung cấp “đồ chơi” cho việc sử dụng ma túy vô cùng béo bở. Những kẻ núp bóng sản xuất, cung cấp các vật dụng này đang trở thành nguồn tiếp tay cho làn sóng tội phạm ma túy biến tướng.

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

Hàng trăm UAV Ukraine tấn công Moscow đã khiến hệ thống phòng không Nga rơi vào tình thế quá tải. Đằng sau đó là một hệ sinh thái UAV tấn công tầm xa đang được Kiev phát triển, với chi phí thấp hơn tên lửa hành trình nhưng đủ sức buộc Moscow phải phân tán, tiêu hao và liên tục điều chỉnh năng lực phòng thủ.

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Đi khám phát hiện không có tinh trùng (vô tinh) người đàn ông bật khóc ngay khi bước ra cửa phòng khám. Anh nghĩ rằng cuộc đời mình không thể có con được nữa. Thất vọng, hoang mang khiến anh sợ làm lỡ duyên của vợ. Trước đây, y học đã nghiên cứu và tìm ra phương pháp nuôi cấy tinh tử thành tinh trùng, mang lại hy vọng có con cho những người đàn ông vô tinh. Nhưng hiện nay, nhờ sự tiến bộ của y học, công nghệ đã “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện được giấc mơ làm cha bằng mổ vi phẫu tinh hoàn tìm tinh trùng.

Đại tá Ngô Thuận Lăng, Trưởng Phòng Cảnh sát kinh tế Công an TP Hồ Chí Minh chia sẻ về vụ án.

Điều gì đẩy người trẻ vào vòng lao lý?

Những cuộc gọi, những buổi tư vấn trong vụ án "hợp đồng kỳ nghỉ" không chỉ khiến hàng nghìn người mất tiền mà còn đẩy nhiều nhân viên telesale ngoài 20 tuổi vướng vào vòng lao lý. Đằng sau những bản án là áp lực kiếm tiền, sự thiếu định hướng và những ranh giới pháp lý, đạo đức bị xóa nhòa, khiến không ít người trẻ trở thành mắt xích trong các đường dây lừa đảo.

Chợ tương tác ảo và hệ lụy khôn lường

Chợ tương tác ảo và hệ lụy khôn lường

Phía sau những tài khoản viral (mức độ nổi tiếng) tạo sóng gây bão trên mạng xã hội, là đội quân đếm like, câu view thời vụ. Ít ai ngờ, chợ like “ảo” và view “ma” này đã tiếp tay cho những chiêu trò lừa đảo tinh vi của tội phạm trên không gian mạng...

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Giữa môi trường tác chiến điện từ ngày càng phức tạp, nơi hàng trăm nguồn phát tín hiệu có thể xuất hiện đồng thời trên chiến trường, quân đội Mỹ đang tìm kiếm những công cụ mới để nâng cao năng lực nhận thức tình huống. Trong nỗ lực đó, các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Lục quân Mỹ (ARL) vừa trình diễn một cảm biến lượng tử thế hệ mới có khả năng xác định hướng của trường điện từ tần số vô tuyến trong không gian ba chiều.

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

Chiến trường tương lai có thể không còn được quyết định bởi số lượng UAV, mà bởi khả năng chúng tiếp tục chiến đấu khi bị "làm mù" và "cắt đứt liên lạc". Một công bố mới từ Trung Quốc về thuật toán AI HG-STR đang thu hút sự chú ý của giới quân sự khi tuyên bố giúp bầy UAV tự phối hợp truy tìm mục tiêu trong môi trường tác chiến điện tử phức tạp.

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Tháng 2/2026, khi Palo Alto Networks công bố báo cáo về một chiến dịch gián điệp mạng quy mô toàn cầu, Pete Renals, Giám đốc Chương trình An ninh quốc gia của Unit 42, đã dùng một so sánh rất nặng. Ông nói với Recorded Future News rằng đây có thể là vụ xâm phạm hạ tầng chính phủ toàn cầu nghiêm trọng nhất do một nhóm được nhà nước hậu thuẫn thực hiện kể từ SolarWinds. So sánh ấy không ồn ào. Nhưng ai từng theo dõi SolarWinds năm 2020 đều hiểu nó nặng đến mức nào.

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU dự kiến tham gia sáng kiến chip AI do Mỹ khởi xướng, đánh dấu bước dịch chuyển đáng chú ý trong nỗ lực của phương Tây nhằm kiểm soát chuỗi cung ứng công nghệ chiến lược và kiềm chế tham vọng công nghệ của Trung Quốc.

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Công nghệ điện tử - tự động hóa và trí tuệ nhân tạo phát triển, nhiều sản phẩm viễn tưởng bước ra khỏi phim ảnh để vào đời thực. Tiên phong có gián rít Madagascar “côn trùng người máy” đầu tiên của các nhà khoa học Đức.

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Nhiệm vụ chính của máy bay không người lái MQ-1 Predator là ngăn chặn và tiến hành trinh sát vũ trang chống lại mục tiêu quan trọng, dễ bị phá hủy. Khi không thực hiện nhiệm vụ chính, MQ-1 sẽ cung cấp hoạt động trinh sát, giám sát và xác định mục tiêu để hỗ trợ chỉ huy Lực lượng Liên hợp.

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Một “con bệnh” từ những cánh rừng châu Phi lại trỗi dậy, gióng lên hồi chuông cảnh báo về sự mong manh của an ninh y tế toàn cầu. Virus Ebola, với tỷ lệ tử vong cao và khả năng gieo rắc nỗi kinh hoàng đang bùng phát trở lại. Một cuộc chiến mới với ngành y tế thế giới lại bắt đầu.

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Xu hướng đưa trí tuệ nhân tạo (AI) vào lĩnh vực quân sự ngày càng tăng, nhưng cơ chế quản lý vẫn chưa rõ ràng. Dù mang lại nhiều lợi ích cho ngành tình báo và hậu cần, việc quá phóng đại năng lực AI dễ đẩy cao căng thẳng toàn cầu và gây ra những sai sót hệ thống. Trước thực trạng đó, bà Jacquelyn Schneider, Giám đốc Sáng kiến Mô phỏng Chiến tranh và Khủng hoảng tại Viện Hoover (Đại học Stanford), nhận định rằng kiểm soát an toàn từ khâu phát triển và nâng cao tư duy phản biện cho quân nhân là giải pháp cốt lõi.