Công nghệ ngày càng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người. Những đột phá về mặt công nghệ hoàn toàn có thể làm cho nhận thức của chúng ta về thế giới hoàn toàn thay đổi.
Giải pháp làm mát từ muối, pin năng lượng mặt trời siêu mỏng hay là ứng dụng động cơ điện hybrid trong ngành hàng không là một trong những sự kiện công nghệ hứa hẹn sẽ mở đường cho một tương lai mới.
Làm mát bằng ion nhiệt lượng
Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Berkeley của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang nghiên cứu một giải pháp thân thiện môi trường với cơ chế sử dụng muối để làm mát.
Chất làm lạnh thường được sử dụng trong máy làm mát có thể bị rò rỉ ra môi trường, ảnh hưởng đến khí quyển. Theo báo cáo đăng trên tạp chí Science, phương pháp “Làm mát bằng ion nhiệt lượng” của nhóm nghiên cứu này kỳ vọng mở ra tương lai mới cho công nghệ làm mát. Theo Drew Lilley, trưởng nhóm nghiên cứu, chưa ai có thể phát triển thành công giải pháp làm mát vừa hoạt động hiệu quả vừa an toàn, không gây hại đến môi trường. “Phương pháp làm mát bằng chu trình ion nhiệt lượng có khả năng đáp ứng những điều đó nếu được thực hiện một cách thích hợp”, ông nói.
Khi các chất chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng, chúng sẽ hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh. Lilley và các cộng tác viên của ông sử dụng các ion muối để thúc đẩy sự thay đổi trạng thái từ thể rắn sang thể lỏng, tương tự như cách rải muối trên đường vào mùa đông làm giảm nhiệt độ tan chảy của băng. Chỉ với một vôn dòng điện qua dung dịch iốt và natri có thể hạ nhiệt độ xuống 25oC (khoảng 45oF).
Chinh phục sao Hoả bằng động cơ nhiệt hạt nhân
Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đang hợp tác với Cơ quan Chỉ đạo các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) để chế tạo và thử nghiệm động cơ tên lửa sử dụng nhiệt điện hạt nhân, phục vụ sứ mệnh chinh phục Sao Hỏa trong tương lai.
Thời gian và tính an toàn của du hành vũ trụ đường dài hiện vẫn còn bị hạn chế bởi thời gian quá cảnh của phi hành đoàn. Nghiên cứu cho thấy, động cơ sử dụng nhiệt điện hạt nhân có hiệu quả hoạt động cao hơn 3 lần so với các động cơ tên lửa thông thường. Trong một quả tên lửa dùng động cơ sử dụng nhiệt điện hạt nhân, một chất lỏng – thường là hydro hoá lỏng – sẽ được làm nóng lên nhiệt độ cực cao bằng nhiệt hình thành từ phản ứng hạt nhân. Quá trình này biến hydro lỏng thành khí và được tống ra ngoài qua các động cơ đặc biệt, tạo thành lực đẩy đưa tên lửa bay lên.
Giám đốc NASA, ông Bill Nelson cho biết, cả NASA và DARPA đều hy vọng có thể phát triển và trình diễn “công nghệ đẩy tiên tiến sử dụng nhiệt hạt nhân” vào khoảng năm 2027.
Pin năng lượng mặt trời siêu mỏng
Các kỹ sư của MIT đã tạo ra một loại pin mặt trời nhẹ, linh hoạt, có thể dán lên vải.
Vladimir Bulović, tác giả của một bài báo trên Small Methods cho biết: Tấm pin năng lượng này mỏng hơn cả sợi tóc người và chỉ bằng 1/100 trọng lượng của các tấm pin mặt trời thông thường. Các tế bào MIT có thể được dán lên thuyền, hay cánh máy bay không người lái, hoặc được sử dụng để cung cấp năng lượng cho lều cứu hộ trong các hoạt động ứng phó khẩn cấp.
Để sản xuất pin mặt trời siêu mỏng, nhóm nghiên cứu sử dụng vật liệu nano ở dạng mực điện tử có thể in. Sau đó, họ tách module in 3D, có độ dày khoảng 15 micron ra khỏi nền nhựa, tạo thành một thiết bị năng lượng mặt trời siêu nhẹ.
Mô-đun này được bóc ra khỏi đế và dính vào một vật liệu mỏng, độ bền cao có tên là Dyneema, tạo ra một tấm pin mặt trời siêu nhẹ và chắc chắn về mặt cơ học. Thiết bị có thể sản xuất đến khoảng 370 watt trên mỗi kg nếu được dán trên vải Dyneema có độ bền cao, tức là công suất trên mỗi kg cao hơn khoảng 18 lần so với pin mặt trời thông thường.
Thúc đẩy tương lai ngành hàng không
NASA và GE Aerospace đang hợp tác phát triển động cơ điện hybrid, cùng kế hoạch bay thử sử dụng động cơ tuabin Saab 340B và GE CT7. Boeing và công ty con Aurora Flight Science sẽ phát triển máy bay, thực hiện các dịch vụ thử nghiệm chuyến bay và tích hợp hệ thống.
Công nghệ đẩy điện lai có thể giúp cải thiện hiệu suất động cơ, giảm mức sử dụng nhiên liệu và khí thải. Hơn nữa, công nghệ này tương thích với các loại nhiên liệu thay thế như SAF hoặc hydro, với các cấu trúc động cơ tiên tiến như quạt hở.
Không chỉ phát triển các hệ thống động cơ điện hybrid thông qua EPFD, GE Aerospace còn đang tìm cách chứng minh khả năng của động cơ điện hybrid và các công nghệ khác thông qua chương trình RISE của CFM phối hợp với Safran Aircraft Engines. Mục tiêu của Chương trình RISE là phát triển các công nghệ cho phép động cơ thế hệ tiếp theo sử dụng ít nhiên liệu và tạo ra ít khí thải hơn 20% so với động cơ đang được sử dụng trong các máy bay hiện nay.
SAF hay các phương pháp khác sẽ phải tiếp cận các lĩnh vực công nghiệp để đạt được phát thải carbon ròng bằng 0 vào năm 2050.
Theo GE Việt Nam
