Theo một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Advanced Materials gần đây, các kỹ sư từ Đại học Massachusetts Amherst (Mỹ) đã phát hiện ra rằng gần như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể được chế tạo thành thiết bị thu gom điện từ độ ẩm trong không khí.

Jun Yao, trợ lý giáo sư kỹ thuật điện và máy tính, đồng thời là tác giả chính của bài báo, giải thích rằng thiết bị này hoạt động tương tự như đám mây và tia chớp.

Đám mây là một khối các giọt nước, mỗi giọt đều chứa điện tích và trong một số điều kiện thích hợp có thể tạo ra một tia sét. Yao cho biết: “Những gì chúng tôi đã làm là tạo ra một “đám mây” quy mô nhỏ, để sản xuất điện liên tục, có kiểm soát và có thể thu lại được”. "Đám mây nhân tạo" này dựa trên một hiện tượng mà Yao và các đồng nghiệp của ông gọi là "hiệu ứng Air-gen".

Yao lần đầu tiên phát hiện ra hiệu ứng này khi thực hiện nghiên cứu cùng với đồng tác giả Derek Loley, Giáo sư vi sinh học xuất sắc tại UMass Amherst, vào năm 2020, trong đó họ chỉ ra rằng có thể thu được điện từ không khí bằng cách sử dụng vật liệu chuyên dụng làm từ sợi protein nano được tạo ra từ vi khuẩn Geobacter sulfurreducens. Sau đó, họ nhận ra rằng có thể chế tạo thiết bị này từ hầu hết mọi loại vật liệu, miễn là nó có các lỗ nhỏ hơn 100 nanomet (nhỏ hơn một phần nghìn chiều rộng của sợi tóc người).

Thiết bị gồm có một lớp vật liệu mỏng chứa đầy các lỗ nano cho phép các phân tử nước chảy từ phần trên xuống phần dưới của vật liệu. Những lỗ này chỉ đủ nhỏ để các phân tử nước tạo ra "sự mất cân bằng điện tích" và bắn phá phần trên của lớp vật liệu bằng nhiều nước mang điện tích hơn. Điều này tạo ra hiện tượng tương tự như đám mây, đó là phần trên có điện tích khác với phần dưới.

Độ ẩm luôn có trong không khí, vì vậy các thiết bị sẽ có thể chạy liên tục, bất kể thời tiết hay địa điểm. Các thiết bị này cũng cực kỳ nhỏ, do đó có thể mở rộng một cách đáng kể mà không chiếm quá nhiều diện tích, đồng thời có thể tạo ra mức điện năng lên đến kilowatt.

Yao nói: “Ý tưởng rất đơn giản, nhưng chưa từng được khám phá trước đây và nó mở ra nhiều cơ hội và tiềm năng mới. Hãy tưởng tượng một thế giới tương lai có sẵn điện sạch ở mọi nơi bạn đến”.