CuaPinky7463
New member
Ai mà nghĩ được kim cương - thứ cứng nhất hành tinh - lại có thể biến thành pin xịn đến vậy! Không chỉ dùng trong công nghiệp, giờ còn làm chất bán dẫn và pin với độ bền khủng khiếp luôn á
Nghe có vẻ sci-fi nhưng là thật đó nha! Kim cương - vật chất cứng nhất thế giới - giờ không chỉ để làm trang sức mà còn được biến hóa thành công nghệ đỉnh cao. Từ thiết bị công nghiệp, chất bán dẫn cho đến pin siêu bền - all in one luôn!
Theo tờ Nikkei đưa tin, mẫu pin kim cương do Nhật Bản sản xuất có thể cấp điện liên tục tới 100 năm (yes, bạn không nghe nhầm đâu!) đang được cân nhắc để gắn lên tàu thăm dó vũ trụ hoặc thiết bị khai thác mỏ sâu dưới lòng đất.
Cơ chế hoạt động cũng khá "chất" nha mọi người: pin dùng kim cương nhân tạo sẽ phát điện khi được đặt trong trường phóng xạ. Nếu kiểm soát và chặn phóng xạ bằng cách bọc nhôm hoặc kim loại khác, chúng sẽ đủ chuẩn để đưa vào sử dụng thực tế rồi!
"Đây là một khối tinh thể tuyệt đẹp. Chúng tôi có thể khai thác kim cương từ nó", ông Satoshi Koizumi - trưởng nhóm bán dẫn băng tần rộng tại Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia (NIMS) - tự hào giới thiệu về khối pin nguyên mẫu có màu sắc của viên kim cương thô do team mình chế tạo.
Team của ông Koizumi đã tạo ra một diode tiếp giáp PN (một loại thiết bị bán dẫn cơ bản) bằng cách gắn màng kim cương mỏng lên đế kim cương để sinh ra điện. Nghe có vẻ đơn giản nhưng thực ra công nghệ đằng sau nó phức tạp lắm đó!
Pin kim cương, hay còn gọi fancy hơn là pin betavoltaic, tạo điện khi ở trong trường phóng xạ - nơi chúng nhận tia beta từ các đồng vị như carbon-14 và niken-63. Bí quyết tuổi thọ cao ngất ngưởng nằm ở chỗ: thời gian bán hủy của carbon-14 là 5.700 năm và niken-63 là 100 năm. Tức là dùng cả đời không hết đó các bạn ơi!
Một số công ty ở Mỹ và các nước khác đã áp dụng pin betavoltaic vào thực tế rồi. Mặc dù kim cương có mức trao đổi nhiệt và các-bua silic cao hơn, nhưng việc sản xuất chất bán dẫn từ kim cương lại khó hơn nhiều.
Pin kim cương là kết quả của công nghệ mà NIMS đã mày mò từ những năm 1990 (gần 35 năm nghiên cứu đó nha!). Tỷ lệ trao đổi nhiệt của kim cương đạt khoảng 28% - cao nhất thế giới và gần với giới hạn lý thuyết luôn, mặc dù mới ở cấp độ nguyên tố thôi.
Nhóm nghiên cứu tại NIMS đã dùng hạt electron (kiểu như trong kính hiển vi điện tử ấy) thay vì tia beta để sản xuất điện. Tuy nhiên, từ giờ họ có kế hoạch chuyển sang dùng niken-63 cho chuẩn hơn.
Nhưng mà không phải là all good đâu nha! Vẫn còn một trở ngại lớn mà các nhà phát triển chưa crack được. Đó là làm sao để pin hoạt động hiệu quả hơn. Hiện tại, những viên pin này chỉ tạo ra vài micro-watt điện thôi (một micro-watt = một phần triệu watt - tức là ít lắm luôn ).
So với pin hạt nhân dùng nhiệt từ plutonium (loại được lắp trong tàu thăm dò vũ trụ), mặc dù pin plutonium giải phóng lượng điện khủng nhưng chất plutonium lại cực kỳ khó xử lý và nguy hiểm.
Ngược lại, pin kim cương có sức kháng nhiệt cao và cấu trúc đơn giản hơn nhiều. "Chúng có thể hoạt động ngay cả ở nhiệt độ cao. Việc sử dụng chúng trong các thiết bị vũ trụ và máy thăm dò khoáng sản là hoàn toàn khả thi", ông Satoshi Koizumi chia sẻ.
Nguồn: soha.vn