Căn phòng đặc biệt – chỉ cần bước vào, đồ điện tử tự đầy pin

Điều gì sẽ xảy ra nếu điện thoại thông minh hoặc máy tính xách tay của bạn bắt đầu sạc ngay khi bạn bước vào cửa một căn phòng?

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một căn phòng “thần kỳ” như vậy. Phòng có cấu tạo đặc biệt, có thể truyền năng lượng đến nhiều loại thiết bị điện tử, sạc điện thoại, cung cấp năng lượng cho các thiết bị gia dụng mà không cần phích cắm.

Việc cần làm chỉ đơn giản là đặt đồ điện tử cần sạc trong phòng.

Takuya Sasatani, giáo sư dự án tại Trường Kỹ thuật Cao học thuộc Đại học Tokyo là tác giả chính của nghiên cứu nói trên. Phát biểu trong tạp chí Nature Electronics, ông cho biết:

“Hệ thống này cho phép truyền đi năng lượng không dây an toàn, công suất cao với một lượng lớn”.

Cơ chế hoạt động của căn phòng cũng tương tự với công nghệ sạc không dây cho điện thoại mà mọi người vẫn quen thuộc. Cuộn dây kim loại nằm trong từ trường tạo ra dòng điện.

Những công nghệ sạc không dây trước đây lấy điện từ ổ cắm để tạo ra từ trường trong một không gian nhỏ. Hầu hết các điện thoại thông minh hiện đại nhất đã có sẵn dây kim loại trên đế sạc không dây, tương tác giữa dây kim loại này với từ trường tạo ra một dòng điện đủ mạnh để sạc pin điện thoại.

Nhưng các sản phẩm đế sạc không dây có giới hạn nhất định, nếu bạn nhấc điện thoại ra khỏi đế, hoặc ốp lưng quá dày cũng khiến đường truyền ngừng hoạt động. Tuy nhiên từ trường tràn ngập toàn bộ một căn phòng thì lại khác, bất cứ thiết bị nào nằm trong đó cũng có thể nhận truy cập vào nguồn điện không dây.

Joshua Smith, giáo sư ngành khoa học máy tính và kỹ sư điện công tác tại Đại học Washington, cho biết: ” Ý tưởng xây nên một căn phòng cho phép thiết bị nhận năng lượng dù nằm bất cứ đâu thật sự hấp dẫn, lôi cuốn và thú vị”. Anh nhận định, với tư cách một người ngoài đánh giá kết quả nghiên cứu.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học mô tả căn phòng thử nghiệm tuỳ chỉnh có diện tích 18 mét khối, tương đương với một container chở hàng. Xung quanh phòng được xây dựng từ các tấm nhôm dẫn điện, ở giữa tường là những ống kim loại thẳng đứng. Nhóm nghiên cứu đã trang bị cho căn phòng một chiếc đèn và quạt chạy bằng điện không dây, vài đồ nội thất như bàn, ghế, giá sách.

Khi các nhà nghiên cứu cho dòng điện chạy qua tường và cột kim loại theo những mẫu hình nhất định đã tạo nên từ trường 3 chiều bên trong không gian. Trên thực tế họ đã thiết kế, thiết lập để tạo ra hai từ trường riêng biệt: Một nằm giữa phòng, và một từ trường bọc lấy tất cả các góc, do đó cho phép thiết bị nào trong phòng cũng có thể nhận năng lượng dù ở bất cứ đâu, miễn là trong phòng.

Bằng cách 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 khắp phòng. Họ thử kích hoạt tất cả các thiết bị có gắn cuộn dây, trong đó có một chiếc smartphone, một bóng đèn và một chiếc quạt máy, tất cả đều nhận được năng lượng.

Tuy nhiên vẫn có những phần điện bị mất, khi hiệu năng truyền tải chỉ đạt mức thấp nhất 37,1% và cao nhất khoảng 90%. Độ mạnh yếu còn tuỳ thuộc vào cường độ của từ trường ở những điểm nhất định trong phòng, hướng của thiết bị cũng là yếu tố quan trọng.

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. Điều này cho thấy một vấn đề, vì điện trường có thể sản sinh ra nhiệt bên trong mô sống và gây nguy hiểm tới sức khoẻ con người, vì vậy nhóm nghiên cứu đã đặt thêm các tụ điện trong tường để lưu trữ năng lượng điện.

Nhóm nghiên cứu thử tính an toàn của phòng bằng các phần mềm giả lập trên máy tính, lường trước những ảnh hưởng với cơ thể sống. Các cơ quan chức năng như Uỷ ban Truyền thông Liên bang Hoa kỳ đã thiết lập các quy định về mức độ bức xạ điện từ mà một con người khi tiếp xúc sẽ an toàn, 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 trong mọi mục đích sử dụng, đội ngũ vẫn đang tìm hiểu từ từ”, đồng tác giả nghiên cứu Alanson Sample, phó giáo sư tại khoa kỹ thuật điện và khoa học máy tính của Đại học Michigan cho biết.

Ngoài điện thoại, nhà nghiên cứu Sample gợi ý ra những thiết bị khác cũng có thể nhận năng lượng điện từ như cảm biến, robot tự vận hành hay thiết bị cấy ghép hỗ trợ sự sống có thể vận hành mà không cần kết nối dây. Sample còn tưởng tượng ra một phòng phẫu thuật với mọi thiết bị sẵn sàng hoạt động mà không cần dây điện.

Tuy nhiên những ứng dụng nêu trên vẫn còn rất xa trong tương lai. ”Việc dán các tấm nhôm lên tường vẫn còn quá nặng nề, và hiệu quả chưa thực sự cao”, Sample cho biết.

Ông có kế hoạch tiếp tục nghiên cứu xem nên phủ vật liệu dẫn điện lên tường hay xây tường bằng vật liệu dẫn điện hiệu quả hơn, bên cạnh đó cải thiện khả năng truyền điện, đảm bảo từ trường tới được mọi ngóc ngách.

Sạc không dây là một khái niệm cực kỳ cạnh tranh với nhiều công ty khởi nghiệp.

• công nghệ
• nhà nghiên cứu
• phát minh