Trong khi thiết kế của smartphone, đồng hồ thông minh hay quần áo công nghệ ngày càng tiến hóa theo hướng linh hoạt, nhỏ gọn và dễ thích nghi với cơ thể người dùng, thì pin – thành phần quan trọng nhất – lại vẫn giữ hình dáng cứng, khó thay đổi. Chính yếu tố này đang kìm hãm rất nhiều ý tưởng đổi mới thiết bị. Các hãng công nghệ đều muốn sản xuất những sản phẩm có thể gập, xoắn hay kéo dãn, nhưng lại bị giới hạn bởi pin truyền thống vốn không tương thích với cấu trúc linh hoạt.

Trước bài toán đó, các nhà khoa học Thụy Điển từ Đại học Linköping đã đưa ra một lời giải đầy tiềm năng. Họ phát triển thành công loại pin mềm dẻo có thể uốn cong, kéo giãn và in theo bất kỳ hình dạng nào bằng công nghệ in 3D mà vẫn giữ được khả năng lưu trữ và cấp điện ổn định.

Tương lai smartphone không còn giới hạn hình dáng nhờ loại pin đặc biệt này
Thụy Điển phát triển thành công loại pin mềm dẻo có thể uốn cong, kéo giãn và in theo bất kỳ hình dạng nào bằng công nghệ in 3D. Ảnh: Internet

Cấu trúc đặc biệt, lấy cảm hứng từ kem đánh răng

Không đi theo hướng dùng kim loại lỏng vốn đã được thử nghiệm trước đó, nhóm nghiên cứu lựa chọn một tổ hợp vật liệu mang tính bền vững và thân thiện với môi trường. Thành phần chính là polymer dẫn điện tổng hợp kết hợp với lignin – một phụ phẩm có nguồn gốc từ ngành công nghiệp giấy. Khi kết hợp hai vật liệu này, họ tạo ra một hợp chất có kết cấu dẻo như kem đánh răng, có thể được in 3D một cách dễ dàng.

Chất liệu pin mới không chỉ mềm dẻo mà còn ổn định cao. Trong các thử nghiệm, pin vẫn hoạt động bình thường sau 500 chu kỳ sạc-xả. Đặc biệt hơn, khi bị kéo giãn gấp đôi chiều dài ban đầu, pin không bị ảnh hưởng đến hiệu suất, một đặc tính quan trọng để tích hợp vào các thiết bị có thể biến dạng.

Điện áp chưa cao nhưng khả năng phát triển lớn

Dù mang lại nhiều lợi thế, pin mới vẫn có điểm yếu là điện áp đầu ra chỉ đạt khoảng 0.9V – thấp hơn yêu cầu của nhiều thiết bị điện tử hiện nay. Tuy vậy, nhóm nghiên cứu không xem đây là rào cản, mà coi đó là một bước khởi đầu. Họ đang tiếp tục hoàn thiện bằng cách thử thêm các nguyên tố như mangan hoặc kẽm – những kim loại phổ biến, không độc hại và có khả năng tăng điện áp hiệu quả mà vẫn thân thiện với môi trường.

Nếu thí nghiệm này thành công, pin mềm dẻo sẽ không còn là khái niệm giới hạn trong phòng thí nghiệm mà có thể bước ra thế giới thực, mở rộng không gian sáng tạo của ngành công nghệ tiêu dùng.

Mở ra tương lai cho thiết bị uốn cong và công nghệ đeo

Việc có thể in 3D pin theo bất kỳ hình dạng nào đồng nghĩa với việc các nhà sản xuất sẽ không còn phải thiết kế sản phẩm theo hình dạng cố định của pin nữa. Điều này mở ra cơ hội sản xuất điện thoại có thể uốn dẻo toàn phần, vòng đeo tay thông minh siêu mỏng, máy trợ tim gắn trực tiếp vào cơ thể người mà không gây khó chịu, hay quần áo tích hợp cảm biến sinh học mà vẫn giữ nguyên cảm giác mềm mại.

Hơn cả một phát minh khoa học, pin mềm dẻo là nền tảng cho một hệ sinh thái thiết bị công nghệ linh hoạt và thân thiện với người dùng hơn. Nếu thành công thương mại hóa, đây sẽ là một trong những bước ngoặt đáng kể nhất trong lĩnh vực năng lượng dành cho thiết bị điện tử cá nhân trong thập kỷ tới.