Smartphone sạc đầy pin trong 1 phút: "Cú lừa" hay bước đột phá chưa từng có?

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) đã hé lộ tiềm năng biến điều đó thành hiện thực.

Theo đó, nhóm nghiên cứu tại Đại học Colorado (Mỹ) đã phát triển một kỹ thuật tiên tiến cho phép điện thoại sạc đầy 100% pin chỉ trong vòng 60 giây. Bí mật nằm ở việc tối ưu hóa chuyển động của các ion bên trong siêu tụ điện.

Nhà nghiên cứu Ankur Gupta giải thích: siêu tụ điện được sử dụng để lưu trữ năng lượng trong các chu kỳ sạc và xả ngắn hạn với dòng điện cao. Bằng cách tạo điều kiện cho các ion di chuyển hiệu quả hơn, quá trình sạc và giải phóng năng lượng sẽ diễn ra nhanh chóng hơn, cho phép pin điện thoại sạc từ 0% lên 100% chỉ trong một phút hoặc thậm chí ít hơn.

Mặc dù các kỹ thuật tương tự đã được ứng dụng trong nghiên cứu dòng chảy trong các vật liệu xốp như bể chứa dầu và lọc nước, nhưng việc ứng dụng chúng vào hệ thống lưu trữ năng lượng vẫn chưa được khai thác triệt để.

Gupta chia sẻ: "Nhận thấy vai trò quan trọng của năng lượng đối với tương lai của hành tinh, tôi cảm thấy thôi thúc phải ứng dụng kiến thức kỹ thuật hóa học của mình để phát triển các thiết bị lưu trữ năng lượng. Lĩnh vực này dường như chưa được khám phá đầy đủ và đó là cơ hội hoàn hảo". Gupta tin rằng tốc độ chính là lợi thế chính của siêu tụ điện, và câu hỏi đặt ra là làm thế nào để tối ưu hóa tốc độ sạc và giải phóng năng lượng. Câu trả lời nằm ở chính chuyển động của các ion.

Nhóm nghiên cứu đã có những phát hiện quan trọng, cho thấy sự khác biệt trong cách thức ion di chuyển so với electron tại các điểm giao nhau của các lỗ nano siêu nhỏ. Hơn nữa, chuyển động của ion cũng không tuân theo định luật Kirchhoff - định luật đã được sử dụng để xác định dòng điện trong các mạch điện từ năm 1845.

Nhờ nghiên cứu này, việc mô phỏng và dự đoán chuyển động của ion trong một mạng lưới phức tạp gồm hàng nghìn lỗ rỗng được kết nối với nhau có thể được thực hiện chỉ trong vài phút. Gupta tự hào khẳng định: "Đó chính là bước đột phá của nghiên cứu này. Chúng tôi đã tìm ra mắt xích còn thiếu".

Tuy nhiên, vẫn chưa rõ khi nào công nghệ đột phá này mới có thể được ứng dụng vào thực tế và tích hợp vào điện thoại thông minh. Dù vậy, viễn cảnh về một chiếc smartphone có thể được sạc đầy pin chỉ trong tích tắc chắc chắn sẽ là động lực to lớn thúc đẩy quá trình nghiên cứu và phát triển.

Sự ra đời của công nghệ sạc siêu tốc này hứa hẹn sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp di động. Các nhà sản xuất smartphone có thể giảm dung lượng pin mà không ảnh hưởng đến thời lượng sử dụng, từ đó giải phóng không gian bên trong thiết bị cho các linh kiện, nâng cao khả năng xử lý và lưu trữ dữ liệu.