Các nhà khoa học Nhật Bản chế tạo căn phòng có thể sạc không dây cho đồ điện tử

Sẽ ra sao nếu thiết bị điện tử vận hành chỉ bằng cách … hiện diện trong phòng, không cần cắm điện vào đâu cả? Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo phát triển thành công một phòng đặc biệt có thể truyền năng lượng tới một cơ số các thiết bị điện, sạc được chúng mà không cần tới ổ cắm hay pin lưu trữ năng lượng.

Hệ thống này “cho phép truyền đi năng lượng không dây mạnh mẽ và an toàn với một lượng lớn”, Takuya Sasatani, trợ lý giáo sư và tác giả chính của nghiên cứu, nói với báo giới. Cơ chế hoạt động của phòng cũng tương tự với công nghệ sạc không dây cho điện thoại mà ta vẫn quen thuộc: tổ hợp của dây coil (dây kim loại được cuốn thành hình lò xo) nằm trong một từ trường đã tạo ra điện.

Cơ chế hoạt động của phòng cũng tương tự với công nghệ sạc không dây cho điện thoại.

Những công nghệ sạc không dây ta vẫn biết lấy điện từ ổ cắm để tạo ra từ trường bọc lấy một không gian nhỏ. Đặt những chiếc smartphone hiện đại bậc nhất đã có sẵn dây coil trên đế sạc không dây, ta chứng kiến tương tác giữa chúng tạo ra một dòng điện đủ mạnh để sạc pin điện thoại.

Tuy nhiên, những đế sạc không dây có giới hạn nhất định. Nhấc điện thoại ra khỏi đế, hay thậm chí ốp lưng quá dày cũng khiến đường truyền gián đoạn. Từ trường ôm lấy một căn phòng lại khác, bất cứ thiết bị nào nằm trong đó cũng có thể nhận năng lượng.

“Ý tưởng xây nên một căn phòng cho phép thiết bị nhận năng lượng dù nằm bất cứ đâu thật lôi cuốn và thú vị!”, Joshua Smith, giáo sư ngành khoa học máy tính và kỹ sư điện công tác tại Đại học Washington, trả lời Sciencetific American. Với tư cánh người ngoài đánh giá kết quả nghiên cứu, anh nhận định: “Báo cáo này dần biến căn phòng đặc biệt thành sự thực”.

Trong báo cáo nghiên cứu, các nhà khoa học mô tả căn phòng “khoa học giả tưởng” có thể tích 18 mét khối, tương đương với một container chở hàng. Bốn phía phòng là các tấm nhôm dẫn điện, và giữa tường là những ống kim loại thẳng đứng. Trong phòng đặt đèn và quạt có khả năng nhận năng lượng không dây, vài đồ nội thất như bàn, ghế và giá sách.

Căn phòng đặc biệt có thể cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử trong phòng.

Họ đưa dòng điện chạy qua tường và cột kim loại theo những mẫu hình nhất định, để tạo nên một từ trường ba chiều bên trong không gian 18m3. Thực tế, thử nghiệm này tạo ra hai từ trường riêng biệt: một nằm giữa phòng, và một từ trường bọc lấy tất cả các góc, cho phép thiết bị trong phòng có thể nhận năng lượng dù ở bất cứ đâu.

Thông qua đo đạc và dựng mô hình máy tính, tác giả nghiên cứu Sasatani và cộng sự nhận thấy họ có thể truyền đi dòng điện 50 watt xuyên suốt phòng. Tất cả các thiết bị có gắn dây coil, trong đó có một chiếc smartphone, một bóng đèn và một chiếc quạt máy, đều đã nhận năng lượng. Vẫn có những phần điện bị thất thoát, khi hiệu năng truyền tải chỉ đạt thấp nhất 37,1%, và cao nhất 90%. Dao động trên gây ra bởi cường độ từ trường ở những điểm nhất định, bên cạnh đó là hướng của thiết bị.

Nếu không có biện pháp an toàn, dòng điện chạy qua tường kim loại sẽ sản sinh hai loại sóng, sóng điện và sóng từ. Bởi lẽ điện trường có thể sản sinh ra nhiệt bên trong mô sống và ảnh hưởng tới sức khỏe con người, nhóm nghiên cứu đã đặt thêm tụ điện trong tường để lưu trữ năng lượng điện.

“Nó giữ cho từ trường an toàn, nằm gọn trong phòng đồng thời lưu giữ mọi thành tố nguy hiểm nằm yên bên trong tường”, Sasatani giải thích.

Không chỉ điện thoại, những thiết bị khác cũng có thể nhận năng lượng.

Nhóm nghiên cứu thử tính an toàn của phòng bằng các phần mềm giả lập trên máy tính, lường trước những ảnh hưởng có thể có của phòng sạc lên cơ thể người. Ủy ban Truyền thông Liên Bang Hoa Kỳ (FCC) quy định lượng bức xạ điện từ mà một người có thể chịu là từ 300 kHz cho tới 100 GHz, chỉ số đo được trong phòng sạc cho thấy nó an toàn với người sử dụng.

“Chúng tôi vẫn chưa khẳng định công nghệ này an toàn với mọi mục đích sử dụng, đội ngũ vẫn đang tìm hiểu dần”, đồng tác giả Alanson Sample cho hay. “Chúng vẫn khiến chúng tôi tự tin rằng vẫn còn nhiều mảng để khám phá khi đã có định mức an toàn, chúng tôi vẫn có thể sạc điện thoại ngay khi bạn bước vào phòng mà không phải bận tâm tới các yếu tố an toàn khác”.

Không chỉ điện thoại hưởng lợi, nhà nghiên cứu Sample chỉ ra những thiết bị khác cũng có thể nhận năng lượng; cảm biến, robot tự hành hay thiết bị cấy ghép hỗ trợ sự sống có thể tự vận hành mà không cần kết nối dây. Sample còn mường tượng ra một phòng phẫu thuật với mọi thiết bị sẵn sàng hoạt động mà không cần dây điện loằng ngoằng.

Thế nhưng, những ứng dụng nêu trên vẫn còn xa vời hiện tại. “Việc đắp các tấm nhôm lên tường vẫn còn nhiêu khê, và hiệu quả chưa thực sự cao”, Sample nói. “Chúng tôi mới phát triển kỹ thuật mới thôi. Giờ là lúc tìm ra cách ứng dụng thực tế”.

Nhóm đang tìm hiểu xem liệu phủ vật liệu dẫn điện lên tường hay xây tường bằng vật liệu dẫn điện hiệu quả hơn, bên cạnh đó là cải thiện khả năng truyền điện, đảm bảo từ trường tới được mọi ngóc ngách.

• Kỷ lục mới về sản xuất hydro năng lượng mặt trời
• Xe đạp điện kiểu mới tích hợp mái che mưa
• Nhà mạng Hàn Quốc biến 4,5 tỷ tờ giấy mỗi năm thành giấy điện tử, giúp bảo vệ môi trường