Tinh tế - MIT phát triển vi xử lý lấy năng lượng từ ánh sáng, nhiệt và rung động

​

Trong nỗ lực phát triển một thế hệ máy tính và vi xử lý tiêu thụ năng lượng cực thấp và có khả giao tiếp bằng bằng tín hiệu không dây, các nhà khoa học tại Khoa kỹ sư điện và Khoa học máy tính của Học viện công nghệ Massachusetts vừa chế tạo thành công một loại chip có khả năng thu năng lượng đồng thời từ 3 nguồn ánh sáng mặt trời, nhiệt và các rung động của môi trường xung quanh. Dự kiến phát minh này sẽ được ứng dụng trong các lĩnh vực như y-sinh-dược, các cảm biến môi trường tại các khu vực xa xôi và khó tiếp cận.

Hai thành viên nhóm nghiên cứu​

Công trình của MIT đánh dấu một bước tiến lớn lĩnh vực chế tạo hệ thống không cần sử dụng pin, vì các sản phẩm tương tự trước đó chỉ có thể lấy năng lượng từ một trong ba nguồn kể trên. Nguyên nhân là do mỗi nguồn năng lượng riêng rẽ có những đặc trưng không giống nhau, nên người ta phải tạo ra các mạch khác nhau để có thể biến đổi các dạng năng lượng này thành điện năng. Ví dụ, mạch để thu năng lượng các nguồn nhiệt khác nhau có thể tạo ra một điện thế từ 0,02 V tới 0,15 V, các tế bào quang điện có thể tạo ra điện thế từ 0,2 V tới 0,7 V, trong khi các hệ thống thu nhiệt năng có thể cung cấp một điện thế lên tới 5V.

Do đó, việc kết hợp các nguồn khác nhau tại cùng một thời điểm để tạo ra một hiệu điện thế ổn định theo thời gian là rất khó khăn. Trước đây, các nhà nghiên cứu thường giải quyết vấn đề này bằng cách để hệ thống nhận biết xem tại một thời điểm, yếu tố nào có khả năng sản sinh năng lượng lớn nhất, khi đó nó sẽ tự động điều khiển để kích hoạt mạch thu năng lượng tương ứng. Tuy nhiên, phương pháp này dẫn tới tình trạng lãng phí năng lượng mà hai nguồn còn lại có thể tạo ra.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu tại MIT đã chế tạo một hệ thống phức tạp bao gồm một bộ phận cảm ứng điện chia sẻ thời gian được gắn với vi xử lý. Khi đó hệ thống sẽ tự động chuyển đổi qua lại các nguồn một cách nhanh chóng và hoạt động liên tục trong khi tạo ra một điện thế ổn định. Ngoài ra, công trình của các nhà khoa học tại MIT cũng giúp giảm tối đa công suất tiêu thụ ở bộ phận điều khiển.

Trước đây, các bộ phận cảm biến hay các mạch tiêu thụ thường sử dụng nguồn điện năng lưu trữ ở pin hay các siêu tụ điện, nhưng nhờ phát minh mới này, người ta có thể kết hợp sử dụng nguồn điện lưu trữ và năng lượng thu nhận từ môi trường. Điều đó không chỉ tăng thời gian hoạt động của thiết bị mà còn nâng cao hiệu suất sử dụng và tiết kiệm năng lượng.

Dự kiến, sáng chế này sẽ sớm được ứng dụng trong các thiết bị thực tế như cảm biến đo áp lực trên một cây cầu, áp suất trong đường ống dẫn chất lỏng, hay thậm chí cả trong các thiết bị đo nhịp tim, lượng đường trong máu...

Nguồn MIT​