Thiết bị biến hơi nóng thành điện năng

Sử dụng vật liệu meta (metamaterial), các nhà khoa học đang phát triển ra một thiết bị có khả năng bức xạ ra những tia hồng ngoại có tần số kiểm soát được. Họ kỳ vọng trong tương lai, thiết bị này có thể tận thu được nhiệt dư thừa từ các hoạt động sản xuất để tái chế thành điện năng.

Tương tự các tia sáng nhìn thấy được, các tia hồng ngoại cũng là một dạng bức xạ điện từ và chúng mang theo năng lượng bên mình. Có thể ví dụ các lò luyện gang, thép, kim loại... là những nguồn bức xạ nhiệt công suất lớn và chúng thường dùng điện để đốt lò.

Nhưng do hiệu suất của lò đốt không cao, phần lớn lượng điện năng này chuyển hoá thành nhiệt năng dưới dạng các tia xạ và bị lãng phí ra môi trường. Do đó, các nhà khoa học đã nghĩ cách tận thu lại nguồn nhiệt lãng phí này để biến chúng thành điện năng và tái sử dụng cho các mục đích khác.

Kỹ thuật khai thác bức xạ nhiệt để chuyển hoá thành điện được gọi là nhiệt quang điện (thermophotovoltaics - TPV), có bản chất gần giống với điện Mặt Trời.

Cấu tạo của một thiết bị TPV nhằm biến nhiệt năng thành điện năng.
Cấu tạo của một thiết bị TPV nhằm biến nhiệt năng thành điện năng.

Willie J. Padilla, trưởng nhóm nghiên cứu, mô tả về bản chất của lớp bức xạ nhiệt: "Vì lượng bức xạ hồng ngoại, tức cường độ, có thể điều khiển được. Nên lớp bức xạ hồng ngoại mới này có thể mở ra một phương pháp mới để thu hút và tái sử dụng lại nguồn nhiệt bị mất. Có rất nhiều mối quan tâm đến việc tận dụng lại nhiệt dư, và công nghệ của chúng tôi có thể cải thiện tiến trình thu nhiệt này".

Yếu tố cốt lõi trong công nghệ mà Padilla và các sinh viên đặt kỳ vọng là vật liệu meta. Đây là những vật liệu do con người tổng hợp nên, vốn không tồn tại ngoài tự nhiên nhưng lại có một số tính chất cực kỳ đặc biệt, mà bản chất đến từ cấu trúc vật lý khác với cấu trúc vốn có của vật liệu gốc ngoài tự nhiên.

Cụ thể, nhóm của Padilla đã kết hợp một vật liệu meta được thiết kế chuyên cho việc hấp thu và bức xạ hồng ngoại có hiệu suất cao, với các hệ thống vi điện tử cơ học (MEMS). Sự kết hợp này đã tạo ra một thiết bị có các thuộc tính hồng ngoại có thể nhanh chóng thay đổi dựa trên thang đo từng pixel một.

Vật liệu meta với các thuộc tính
Vật liệu meta với các thuộc tính "ngược" vật liệu thông thường trong tự nhiên.

Song điểm đáng chú ý nhất so với các thiết bị TPV truyền thống của Optica là nó vẫn có thể thay đổi được các bức xạ hồng ngoại phát ra mà không cần tới bất kỳ phương pháp làm nóng hoặc làm mát nào. Optica vẫn có thể hoạt động ở nhiệt độ bình thường mà khoảng bức xạ hỗ trợ vẫn không bị thu hẹp như các thiết bị TPV cũ.

Chi tiết này cho phép các thiết bị TPV dựa trên Optica có thể chuyển hoá được nhiều dạng hồng ngoại hơn sang điện năng, từ cả hơi nóng cơ thể người cho đến hơi nóng động cơ xe, vốn khá thấp so với nhiệt độ phát ra từ các lò nung hoặc nấu chảy kim loại.

Khả năng bức xạ nhiệt tuỳ ý cho phép tạo ra những lớp nguỵ trang
Khả năng bức xạ nhiệt tuỳ ý cho phép tạo ra những lớp nguỵ trang "tàng hình" về nhiệt độ.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch tăng cường kích thước của lớp MEMS lên tới 128 x 128 pixel, cho phép thiết bị này có thể ứng dụng được nhiều hơn. Từ việc biến đổi nhiệt năng hồng ngoại thành điện năng cho tới che giấu bức xạ hồng ngoại và cơ thể người hoặc xe cộ tạo ra, giúp các binh lính nguỵ trang tốt hơn trước các kính tầm nhiệt của đối phương.

Theo Khoahoc.tv

tin mới

Lễ phát động

Ngành Giáo dục phát động thi đua '90 ngày quyết tâm đạt kết quả cao trong kỳ thi tốt nghiệp THPT năm 2024'

(Baonghean.vn) - Việc tổ chức chương trình nhằm động viên, khích lệ cán bộ, nhà giáo, người lao động cùng học sinh trong toàn ngành thực hiện tốt nhiệm vụ dạy và học, góp phần tạo nên những thành công đối với kết quả tốt nghiệp Trung học phổ thông năm 2024.

Hướng nghiệp

Hướng nghiệp cho học sinh: Bắt đầu từ nhà trường

(Baonghean.vn) - Hướng nghiệp có ý nghĩa quan trọng đối với các học sinh, nhất là với học sinh cuối cấp. Hiện nay, đây cũng là nhiệm vụ được các nhà trường quan tâm với mục đích định hướng giúp học sinh có lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với khả năng, điều kiện kinh tế và đúng với đam mê.

Tiếng Anh

Nữ sinh lớp 9 đưa danh hiệu Thủ khoa môn Tiếng Anh về với huyện rẻo cao Kỳ Sơn

(Baonghean.vn) - Với 15,15 điểm, Phan Thái Anh Thư, lớp 9B, Trường THCS thị trấn Mường Xén là nữ sinh duy nhất giành giải Nhất và là thủ khoa môn Tiếng Anh (bảng B) tại Kỳ thi học sinh giỏi tỉnh năm nay. Phải chờ đến 14 năm, ngành giáo dục huyện Kỳ Sơn mới một lần nữa đạt được thành tích này.

Hành trình đến danh hiệu thủ khoa môn Ngữ Văn tỉnh Nghệ An của nữ sinh nghèo Khơ Mú

Hành trình đến danh hiệu thủ khoa môn Ngữ Văn tỉnh Nghệ An của nữ sinh nghèo Khơ Mú

(Baonghean.vn) - Bố mẹ đi làm thuê, hai anh em ở nhà nương tựa vào nhau để sống. Để có tiền ăn học, Moong Thị Thơm phải đi giữ trẻ thuê nhưng niềm đam mê học Văn vẫn không bao giờ tắt lụi. Kết quả ngọt ngào đến với em khi giành thủ khoa môn Ngữ văn trong kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh lớp 9 vừa qua.

Đại diện các bên tiến hành ký Kế hoạch phối hợp xây dựng mô hình. Ảnh: An Quỳnh.

Nghệ An triển khai mô hình 'Giáo dục ý thức chấp hành pháp luật và kỹ năng sống trong các trường học'

(Baonghean.vn) - Sáng 12/3, Công an tỉnh chủ trì, phối hợp với Sở Giáo dục và Đào tạo tổ chức Lễ ký kết kế hoạch phối hợp trong xây dựng, triển khai mô hình “Giáo dục ý thức chấp hành pháp luật và kỹ năng sống trong các trường học” trên địa bàn tỉnh Nghệ An.

Môn Toán

Kỳ tích của đội tuyển Toán ở ngôi trường mang tên Lý Nhật Quang

(Baonghean.vn) - Với 3 giải Nhất, 1 thủ khoa và 100% thành viên đều đạt giải, đội tuyển Toán của Trường Trung học cơ sở Lý Nhật Quang (Đô Lương) đã làm nên kỳ tích tại Kỳ thi học sinh giỏi tỉnh lớp 9. Thành tích có được không phải bằng sự may mắn mà từ sự kiên trì, vượt khó của cả thầy và trò.

Nhân viên

‘Đường dài’ như biên chế giáo viên

(Baonghean.vn) - Tình trạng thiếu giáo viên, nhân viên trường học đã diễn ra tại Nghệ An nhiều năm qua, dẫn đến rất nhiều khó khăn cho các nhà trường. Trong khi đó, hàng nghìn giáo viên, nhân viên hợp đồng và sinh viên sư phạm mới tốt nghiệp lại khó xin việc dẫn đến nhiều nghịch lý.

 Bỏ 'đặc quyền' của chứng chỉ IELTS là hợp lý!

Bỏ 'đặc quyền' của chứng chỉ IELTS là hợp lý!

(Baonghean.vn) - Mấy ngày nay, một số học sinh, phụ huynh và cả giáo viên thường nhắc đến việc Bộ giáo dục và Đào tạo có văn bản chính thức yêu cầu ngành Giáo dục các địa phương bỏ quy định đưa chứng chỉ IELTS vào danh mục điều kiện ưu tiên cộng điểm hoặc tuyển thẳng vào lớp 10.

Tiếng Anh

Không sử dụng chứng chỉ ngoại ngữ để tuyển sinh vào lớp 10: Cần có lộ trình phù hợp

(Baonghean.vn) - Chứng chỉ IELTS lâu nay được xem là giấy “thông hành” để tuyển sinh đầu vào, trong đó có tuyển sinh lớp 10. Chính vì thế, mới đây Bộ Giáo dục và Đào tạo ra văn bản về việc không tuyển thẳng hoặc ưu tiên đối với học sinh có chứng chỉ ngoại ngữ nhận được nhiều sự quan tâm.