Saturday, 31 January 2015

Phương pháp mới chế tạo động cơ đốt trong siêu nhỏ sử dụng hydro và oxy, vẫn còn nhiều thách thức

Nếu bạn muốn chế tạo cái gì đó giống như một chiếc xe hơi có kích thước bằng đầu viên pin, hoặc một chiếc máy bơm siêu nhỏ dùng trong y học, bạn cần phải có 1 động cơ ở kích thước siêu nhỏ tương ứng. Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Twente ở Hà Lan, Viện hàn lâm khoa học Nga, và trường đại học Freiburg ở Đức đã phát triển một động cơ kích thước siêu nhỏ hoạt động bằng cách đốt cháy Hidro và Oxy. Tuy nhiên, 1 vấn để nhỏ nảy sinh ở đây là: Họ không chắc nó có hoạt động hay không.

Chế tạo một động cơ siêu nhỏ đồng nghĩa với việc tạo nên 1 hệ thống cung cấp năng lượng cũng có kích thước nhỏ tương ứng. Với sự phát triển của công nghệ nano hiện nay, hy vọng trên hoàn toàn có thể được thực hiện. Động cơ siêu nhỏ có giá thành sản xuất rẻ hơn so với bình thường và những cỗ máy nano này có thể làm được những điều mà động cơ lớn không thể làm được. Hơn nữa, động cơ nhỏ còn có thể hỗ trợ những động cơ lớn hoạt động hiệu quả hơn. Tuy nhiên, quá trình chế tạo động cơ siêu nhỏ, mạnh mẽ và vận hành nhanh vấp phải nhiều khó khăn so với dự tính ban đầu của các nhà khoa học.

Rào cản chính để chế tạo một mô tơ hoặc bộ truyền động chính là quá trình chuyển đổi năng lượng. Trên mặt lý thuyết, việc tạo ra một động cơ siêu nhỏ dưới hình thức động cơ điện là điều không khó, nhưng thách thức ở đây là tạo ra đủ dòng điện có thể hoạt động một cách hữu ích.

Điều này chính là vấn đề về kích thước. Động cơ điện càng nhỏ tạo ra năng lượng ít và công suất cũng vì thế mà ít hơn. Động cơ đốt trong siêu nhỏ cũng mắc phải vấn đề tương tự, thậm chí là tệ hơn. Động cơ đốt trong đòi hỏi phải có không gian đủ lớn cho buồng đốt. Nếu buồng đốt có kích thước quá nhỏ, nhiệt năng sinh ra sẽ nhanh chóng mất đi trước khi được chuyển hóa thành cơ năng. Mặc dù các nhà nghiên cứu có thể sử dụng một số biện pháp thay thế khác như polymer điện hóa hoặc động cơ hóa học. Dù vậy, các tùy chọn thay thế trên đều bị giới hạn về chức năng cũng như thời gian hoạt động quá chậm.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp chế tạo động cơ mới - một động cơ siêu nhỏ với kích thước 100x100x5 micro mét. Động cơ trên được chế tạo từ những mảnh cắt từ màng polymer dày 530 micro mét. Thế hệ động cơ mới dùng các điện cực để điện phân nước thành hidro và oxy chứa trong buồng đốt của động cơ. Như ta đã biết, khi 2 chất khi trên được trộn với nhau theo 1 tỷ lệ thích hợp, phản ứng hóa học xảy ra dưới dạng nổ. Nếu làm được như vậy, công sinh ra từ vụ nổ sẽ truyền lực đẩy tới piston và động cơ được vận hành.


Đây là 1 giả thuyết hoàn toàn tốt và hợp lý. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn không thể chắc chắn rằng động cơ sẽ vận hành như ý muốn hay không? Họ vẫn đang lúng túng về cụ thể động cơ sẽ hoạt động như thế nào? Hơn nữa, phương pháp tạo ra hỗn hợp khí đúng tỷ lệ và phát nổ đúng thời điểm vẫn là vấn đề các nhà khoa học phải tiếp tục giải quyết. Đây được ví như "nghịch lý ong vò vẽ" nổi tiếng: toán học cho rằng ong vò vẽ không thể bay, nhưng thực tế nó vẫn bay.

Mặc dù bí ẩn vẫn chưa được giải quyết triệt để, nhưng các nhà khoa học nghĩ rằng hoàn toàn có thể tạo ra 1 buồng đốt kích thước 200 nano mét nhằm thực hiện phản ứng đốt nhằm sinh công cho động cơ. Đồng thời, buồng đốt có khả năng ngăn chặn nhiệt tỏa ra ngoài nhằm đảm bảo nhiệt năng sẽ được chuyển đổi hoàn toàn thành cơ năng. Các nhà khoa học cho rằng dù đây là 1 nghịch lý, nhưng hoàn toàn có thể thực hiện được.

Với hy vọng một ngày nào đó có thể chế tạo thành công loại động cơ nói trên, chúng ta có quyền hy vọng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và công nghệ nano nói riêng, chúng ta có thể chứng kiến được những ứng dụng hữu ích đối với con người dựa vào loại động cơ siêu nhỏ này trong 1 tương lai không xa.

Theo Gizmag, Nature

No comments:

Post a Comment