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

Nghệ An: Thông tin nổi bật ngày 2/2

Nghệ An: Thông tin nổi bật ngày 2/2

(Baonghean.vn) - Ra mắt sách của Tổng Bí thư về phòng, chống tham nhũng, tiêu cực; Ban Tổ chức Tỉnh ủy trao tặng Huy hiệu Đảng cho đảng viên; Tỉnh đoàn Nghệ An thăm, tặng quà đảng viên lão thành và đảng viên trẻ xuất sắc... là những thông tin chính trong ngày 2/2.
Ban Dân tộc kiểm tra Chương trình Mục tiêu Quốc gia phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bào dân tộc thiểu số

Ban Dân tộc kiểm tra Chương trình Mục tiêu Quốc gia phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bào dân tộc thiểu số

(Baonghean.vn) - Trong 3 ngày (từ 31/1-2/2), đoàn công tác Ban Dân tộc đi kiểm tra, đôn đốc việc thực hiện Chương trình Mục tiêu Quốc gia phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bào dân tộc thiểu số, miền núi  và một số chính sách liên quan đến đồng bào DTTS tại các huyện miền núi Nghệ An. 
5 vùng quy hoạch mới hai bên bờ sông Vinh

5 vùng quy hoạch mới hai bên bờ sông Vinh

(Baonghean.vn) - Theo quy hoạch được UBND tỉnh phê duyệt, tổ chức không gian ven sông Vinh có nhiều điểm mới. Theo đó có 5 vùng quy hoạch thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhân dân và các nhà đầu tư.
Công ty Cổ phần xi măng Vicem Hoàng Mai thông báo về việc tuyển dụng Nhân viên Thị trường

Công ty Cổ phần xi măng Vicem Hoàng Mai thông báo về việc tuyển dụng Nhân viên Thị trường

(Baonghean.vn) - Căn cứ vào nhu cầu sử dụng lao động hiện tại và bổ sung nguồn nhân lực đáp ứng chiến lược phát triển bền vững, Công ty CP Xi măng Vicem Hoàng Mai cần tuyển dụng một số ứng viên làm công việc Nhân viên Thị trường thuộc Xí nghiệp Tiêu thụ - Công ty cổ phần Xi măng Vicem Hoàng Mai.
Khi các đội bóng ‘mạnh vì tài trợ, sợ vì... đụng hàng’

Khi các đội bóng ‘mạnh vì tài trợ, sợ vì... đụng hàng’

(Baonghean.vn) - Từ năm 2000 đến nay, bóng đá xã hội hóa là bước đi nhằm xóa bao cấp (không dùng nguồn ngân sách Nhà nước) để tiến tới chuyên nghiệp, gắn chặt nhà đầu tư, nhà tài trợ với các hoạt động bóng đá. Quá trình này diễn ra với nhiều kết cục khác nhau, đem lại nhiều bài học khác nhau.
Phân khúc xe nào dự báo sẽ hút khách nhất 2023?

Phân khúc xe nào dự báo sẽ hút khách nhất 2023?

Thị trường xe Việt bước vào năm 2023 được dự báo sẽ gặp không ít thử thách. Với thị hiếu của người Việt, những phân khúc vốn hút khách trong những năm qua như sedan hạng B, SUV đô thị và MPV 5+2... được dự báo sẽ tiếp tục phát triển trong năm 2023.
Lãnh đạo tỉnh thăm và làm việc tại Tân Kỳ

Tân Kỳ - Sức vươn mạnh mẽ trong giai đoạn mới

(Baonghean.vn) - Năm 2023, huyện Tân Kỳ sẽ kỷ niệm 60 năm ngày thành lập huyện - mốc son lớn đáng tự hào của Đảng bộ, chính quyền và nhân dân huyện Tân Kỳ. Trong quá trình phấn đấu vươn lên, Tân Kỳ ngày một khẳng định vai trò, vị trí ở miền Tây Nghệ An.
Tiếng kêu bên hồ sinh thái Vinh Tân

Tiếng kêu bên hồ sinh thái Vinh Tân

(Baonghean.vn) - Cận Tết Nguyên đán Quý Mão 2023, người dân sống trong khu vực hồ sinh thái Vinh Tân đã hết sức bức xúc, có đơn “kêu cứu” vì hồ này bị ô nhiễm nặng môi trường nước.