Theo nhóm nghiên cứu, 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. Cấu tạo của thiết bị TENG cơ bản là các màng ma sát điện, được biến tính ở bề mặt mức độ nano, đi kèm các điện cực dẫn điện. Khi các màng này tương tác với nhau như tiếp xúc, tách, trượt,… sẽ tạo ra dòng điện.

Thiết bị do nhóm chế tạo như một tấm thảm gồm vỏ bọc đệm vải bên ngoài và thiết bị TENG bên trong. TENG gồm hai lớp vật liệu nano convex polydimethysiloxame (PDMS) tiếp xúc với nhau, được chế tạo bằng phương pháp phân pha nâng cao. Vật liệu làm TENG có thể sử dung từ CD tái chế, nhựa Polystyrene (PS), rác thải nhựa Polyvinylchloride (PVC).

Khi con người dẫm lên thảm, 2 lớp vật liệu PDMS trong thảm sẽ tiếp xúc với nhau, khi nhấc chân lên, chúng sẽ quay về trạng thái tách ra. Khi 2 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. Quá trình này được thực hiện liên tục sẽ tạo ra dòng điện và được thu hồi lại.

Dao động bước chân con người được thiết bị chuyển thành điện năng

Nhóm nghiên cứu cho biết, các công nghệ cũ như máy phát điện theo nguyên lý cảm ứng điện từ chỉ có thể đạt hiệu suất cao khi hoạt động ở tần số cao. Công nghệ TENG có thể đạt hiệu suất cao ngay cả ở tần số rất thấp. Ngoài ra, TENG còn chế tạo đơn giản, gọn nhẹ, mềm dẻo, độ bền lâu dài, sử dụng được nhiều loại vật liệu khác nhau. Thiết bị có thể đặt ở các cổng ra vào, cầu thang,… của trường học, bãi giữ xe, cửa hàng tiện lợi, quán café, nhà riêng, căn hộ, chung cư,…

Trong quy mô phòng thí nghiệm, TENG do nhóm chế tạo có thể cấp điện cho các thiết bị như cảm biến, đèn led, sạc điện thoại,… Dự kiến trong thời gian tới, nhóm sẽ chế tạo thiết bị sử dụng thí điểm tại Trường Đại học Bách khoa TPHCM. Thiết bị thu hồi điện từ bước chân cũng vừa đoạt Giải khuyến khích tại Cuộc thi “Sinh viên với quyền sở hữu trí tuệ - S&IP” năm 2021 do Đại học Quốc gia TPHCM tổ chức. Theo đánh giá của Ban Giám khảo, ý tưởng chế tạo thiết bị của nhóm sinh viên góp phần tạo ra nguồn năng lượng tái tạo không đòi hỏi cơ sở hạ tầng phức tạp, tốn kém để khai thác. Đồng thời, có nhiều tiềm năng ứng dụng tại các địa điểm lớn như sân vận động, trung tâm thương mại, công viên,... Tuy nhiên, do là sản phẩm mới, nên nhóm cần tính toán kỹ lưỡng mô hình thương mại hóa sản phẩm, cũng như nâng cao hiệu suất, cải tiến thiết bị để giảm thời gian đầu tư vốn, thu hút khách hàng.