Được thực hiện bởi các kỹ sư nano thuộc Viện Công nghệ Hoàng gia KTH (Kungliga Tekniska Högskolan), nghiên cứu tập trung vào chuỗi các sự kiện diễn ra khi gỗ bị ướt và sau đó khô đi. Được gọi là sự thoát hơi nước, quá trình này diễn ra ở tất cả các loài thực vật khi nước di chuyển qua nó và sau đó bốc hơi. Về cơ bản quá trình này thực sự tạo ra một lượng nhỏ điện sinh học.
Những nỗ lực trước đây để thu và sử dụng lượng điện này đã bị cản trở bởi mật độ năng lượng thấp, nhưng các tác giả của nghiên cứu mới tin rằng họ đã giải quyết được vấn đề này bằng cách tái thiết kế các vách ngăn của tế bào gỗ. Với một phương pháp xử lý mới liên quan đến natri hydroxit, nhóm nghiên cứu đã có thể tạo ra các phiên bản gỗ mới có độ xốp cao với diện tích bề mặt lớn hơn và khả năng thấm nước của thành tế bào lớn hơn.
Điều này dẫn đến điện tích bề mặt chung lớn hơn và giúp vận chuyển nước qua vật liệu tốt hơn, giúp cải thiện khả năng tạo ra điện. Và tất cả quá trình còn có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách tinh chỉnh mức độ pH của gỗ.
Sự khác biệt giữa gỗ nhân tạo có thể sản xuất điện và gỗ tự nhiên (bên trái)
"Chúng tôi đã so sánh cấu trúc xốp trong gỗ thông thường với vật liệu mà chúng tôi đã cải thiện về bề mặt, độ xốp, điện tích bề mặt và khả năng vận chuyển nước”, nhà nghiên cứu Yuanyuan Li cho biết. "Các phép đo của chúng tôi cho thấy khả năng tạo ra điện cao gấp 10 lần so với gỗ tự nhiên."
Ở dạng hiện tại, gỗ kỹ thuật có thể cung cấp điện áp 1 vôn và công suất đầu ra là 1,35 microwatt trên mỗi cm vuông. Nó có thể hoạt động ở mức này trong hai đến ba giờ và chịu đựng 10 chu kỳ bay hơi nước trước khi hiệu suất bắt đầu giảm xuống. Cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để công nghệ này thực sự được sử dụng trong thực tế, nhưng các nhà khoa học rất hào hứng với tiềm năng của nó.
"Hiện tại, chúng tôi có thể chạy các thiết bị nhỏ như đèn LED hoặc máy tính," bà Li nói. "Nếu muốn cấp nguồn cho máy tính xách tay, chúng tôi sẽ cần khoảng một mét vuông gỗ dày khoảng 1 cm và 2 lít dung dịch nước. Đối với nhu cầu của một hộ gia đình bình thường, chúng tôi cần nhiều vật liệu và nước hơn thế, vì vậy vẫn cần phải nghiên cứu thêm."
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials.