Hiện nay, các tòa nhà tiêu thụ khoảng 40% năng lượng trên toàn thế giới, do đó sử dụng hiệu quả năng lượng trong các tòa nhà có thể đóng vai trò quyết định cho các mục tiêu về năng lượng và khí hậu trong tương lai.
Việc sử dụng ánh sáng mặt trời để sản xuất điện cho các tòa nhà hiện nay đang rất phổ biến. Tuy nhiên, nó không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ của các tòa nhà, mà năng lượng thu được còn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, vị trí lắp đặt thiết bị,…. Do đó, các nhà khoa học đang tìm cách tiếp cận mới để có thể sản xuất điện từ các nguồn tái tạo mà không bị hạn chế về thời tiết như gỗ, bê tông hoặc kính.
Gỗ là vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến bởi tính thẩm mỹ và sẵn có trong tự nhiên. Thành tế bào gỗ chủ yếu được cấu tạo từ cellulose, hemicelluloses và lignin. Trong đó cellulose bao gồm các miền vô định hình và miền kết tinh. Khi có tác động của ngoại lực, tinh thể cellulose dịch chuyển để đáp ứng lại ứng sức căng cơ học, sẽ tạo ra các điện tích. Tuy nhiên, do áp điện thấp và khả năng đàn hồi kém của gỗ nên lượng điện thu được rất nhỏ.
Trong quá trình nghiên cứu các loại gỗ làm sàn, nhóm nghiên cứu của Jianguo Sun đã phát hiện ra rằng việc bôi nấm thối trắng Ganoderma applanatum (Empa 646) để loại bỏ một phần lignin và hemixenlulo lên các mảnh gỗ balsa trong vài tuần sẽ tạo ra sự biến đổi sinh học của gỗ, khiến khả năng chịu nén được nâng cao. Gỗ xốp hơn, khi bước lên sẽ làm cho bề mặt gỗ bị lõm xuống và sau khi áp lực bị loại bỏ thì bề gỗ trở lại hình dạng ban đầu.
Để kiểm tra ý tưởng của mình, nhóm nghiên cứu đã xử lý nấm mốc trên một tấm ván gỗ, sau đó đặt nó trên sàn để mọi người có thể đi lại trên đó. Họ sử dụng thiết bị áp điện để thu năng lượng của tấm gỗ, thông qua dây dẫn truyền tới đèn LED. Kết quả cho thấy, mỗi lần có ai đó bước lên tấm gỗ thì đèn sáng.
Bằng cách tận dụng quá trình phân hủy nấm hoàn toàn tự nhiên mà không cần sử dụng hóa chất, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc tạo sự dịch chuyển của các tinh thể cellulose dù dưới tải trọng nhỏ. Họ cũng đã chế tạo một bộ chuyển đổi năng lượng từ gỗ với áp điện tăng lên 55 lần. Một khối gỗ lập phương có kích thước (15 mm x 15 mm x 13,2 mm) có thể tạo ra điện áp tối đa 0,87 V và dòng điện 13,3 nA dưới ứng suất 45 kPa.
Theo nhóm nghiên cứu, tuy lượng điện được tạo ra còn thấp nhưng khi áp dụng cho tất cả các sàn trong nhà thì công suất sẽ được tăng lên đáng kể, có thể cung cấp năng lượng cho một số thiết bị điện nhất định.
Nghiên cứu này góp phần cho chúng ta hiểu rõ thêm về điện áp của gỗ, nó có thể trở thành nguồn cung cấp năng lượng hữu ích cho các công trình bền vững trong tương lai .
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
Diệu Huyền (CESTI) - Theo Techxplore.com