Gạch có thể dùng làm pin và phát hiện nguồn phóng xạ

Bình luận Văn Thiện • 00:07, 16/08/20

Giúp NTDVN sửa lỗi

Những viên gạch là một vật liệu rất quen thuộc trong ngành xây dựng. Tuy nhiên, có thể chúng ta vẫn chưa biết hết tác dụng bất ngờ của nó. Một nghiên cứu mới cho thấy gạch đỏ có thể chuyển thành các đơn vị lưu trữ năng lượng mà có thể sạc để tích điện như pin. Trước đó, một nhóm nghiên cứu khác cũng phát hiện rằng gạch cũng có thể sử dụng để làm “camera” định vị vật liệu hạt nhân.

Pin gạch

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp để chế tạo hoặc biến đổi gạch thường thành những "viên gạch thông minh" có thể tích trữ năng lượng để dùng khi cần thiết. Phương pháp chuyển đổi các viên gạch thành một loại thiết bị lưu trữ năng lượng được gọi là siêu tụ điện.

Tác giả của nghiên cứu, Phó giáo sư hóa học đến từ Đại học Washington Julio D’Arcy cho biết: “Phương pháp của chúng tôi hoạt động với gạch thông thường hoặc gạch tái chế và chúng tôi cũng có thể tự làm gạch của mình. Trên thực tế, công trình mà chúng tôi đã đăng trên Nature Communications bắt nguồn từ những viên gạch mà chúng tôi đã mua tại cửa hàng Home Depot ở Brentwood (Missouri); mỗi viên gạch là 65 xu (15 nghìn VNĐ)”.

Nghiên cứu đã chứng minh một viên gạch có thể trực tiếp cấp nguồn cho đèn LED màu xanh lá cây.

Tường và các tòa nhà bằng gạch đã chiếm một lượng lớn không gian, có thể được tận dụng tốt hơn nếu có thêm tác dụng lưu trữ điện.

Trước đây, các kiến trúc sư và nhà thiết kế đã công nhận khả năng hấp thụ và lưu giữ nhiệt lượng từ Mặt trời rất khiêm tốn của gạch, nhưng đây là lần đầu tiên gạch được sử dụng như một thứ khác ngoài khối giữ nhiệt để sưởi ấm và làm mát.

D’Arcy cho biết: “Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã phát triển một lớp phủ polyme dẫn điện PEDOT, bao gồm các sợi nano xuyên qua mạng lưới xốp bên trong của một viên gạch; lớp phủ polyme vẫn bị mắc kẹt trong viên gạch và đóng vai trò như một miếng bọt biển dùng để lưu trữ và dẫn điện”.

Sắc tố đỏ trong gạch - oxit sắt, hoặc gỉ - cần thiết để kích hoạt phản ứng polyme hóa. Tính toán của các nhà nghiên cứu cho thấy rằng những bức tường làm bằng những viên gạch dự trữ năng lượng này có thể lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể.

D’Arcy nói thêm: “Gạch phủ PEDOT là những khối xây dựng lý tưởng có thể cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng khẩn cấp. Chúng tôi hình dung rằng điều này có thể trở thành hiện thực khi chúng ta kết nối khoảng 50 viên gạch với pin Mặt trời. Tấm pin này có thể cung cấp năng lượng chiếu sáng khẩn cấp trong 5 giờ”.

“Một điều thuận lợi là một bức tường gạch đóng vai trò như một siêu tụ điện có thể được sạc lại hàng trăm nghìn lần trong vòng một giờ. Nếu bạn kết nối một vài viên gạch, các cảm biến vi điện tử sẽ dễ dàng được cấp nguồn điện”.

Gạch giúp định vị vật liệu hạt nhân

Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng một kỹ thuật mới có thể xác định vị trí lịch sử và sự phân bố của các vật liệu hạt nhân, chẳng hạn như plutonium cấp độ vũ khí.

Kỹ thuật này có thể cho phép họ sử dụng các vật liệu xây dựng thông thường, chẳng hạn như gạch, làm “máy ảnh” ba chiều, dựa vào các dấu hiệu bức xạ gamma còn sót lại để chụp nhanh các vật liệu phóng xạ ngay cả khi chúng đã được di chuyển khỏi một địa điểm.

Một nhóm nghiên cứu khác cũng phát hiện rằng gạch cũng có thể sử dụng để làm “camera” định vị vật liệu hạt nhân. (Ảnh: Tom Magliery/Flickr)
Một nhóm nghiên cứu khác cũng phát hiện rằng gạch cũng có thể sử dụng để làm “camera” định vị vật liệu hạt nhân. (Ảnh: Tom Magliery/Flickr)

Robert Hayes, Phó giáo sư kỹ thuật hạt nhân tại Đại học Bang Bắc Carolina và là tác giả đầu tiên của bài báo này, cho biết: “Nghiên cứu này được xây dựng dựa trên công trình trước đây của chúng tôi, đó là một minh chứng thực nghiệm rằng chúng ta có thể biến một viên gạch thành một máy quang phổ tia gamma - đặc trưng cho sự phân bố năng lượng của một nguồn bức xạ,”.

Hayes nói: “Công trình mới của chúng tôi cho thấy chúng tôi có thể lấy một mảng gạch và biến nó thành một camera tia gamma, mô tả vị trí và sự phân bố của nguồn bức xạ một cách hiệu quả”.

Ông nói thêm: “Mặc dù lần này chúng tôi không sử dụng gạch, thay vào đó dựa vào liều lượng kế thương mại, vì đây là minh chứng cho nghiên cứu khái niệm. Ngoài ra, nguồn bức xạ mà chúng tôi chụp ảnh lần này là 4,5 kg plutonium cấp vũ khí, trong khi trước đây chúng tôi sử dụng nguồn americium thương mại cho phép đo phổ. Trong nghiên cứu gần đây nhất này, chúng tôi có thể dự đoán khá chính xác không chỉ vị trí của plutonium cấp độ vũ khí, mà ngay cả bán kính của nguồn phát, chỉ với liều lượng kế thụ động”.

Hayes nói thêm: “Mặc dù chúng tôi đã sử dụng liều lượng kế thương mại ở đây, nhưng phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng chúng tôi có thể làm điều tương tự khi sử dụng vật liệu xây dựng, chẳng hạn như gạch”.

“Đó là bởi vì các chất silicat trong gạch - chẳng hạn như thạch anh, fenspat, zircons,... - tất cả đều là liều lượng kế riêng. Việc loại bỏ những hạt đó ra khỏi viên gạch để đo là một quá trình tẻ nhạt, nhưng chúng tôi đã thực hiện việc đó nhiều lần”.

“Đối với các mục tiêu của nghiên cứu mới này, không cần thiết phải sử dụng gạch - chúng tôi đã cho thấy rằng chúng ta có thể làm điều đó. Đây chỉ đơn giản là một câu hỏi xác định lượng thông tin chúng ta có thể thu thập được từ cách tiếp cận này. Và câu trả lời là chúng ta có thể thu được rất nhiều - về kích thước và hình dạng của nguồn bức xạ, cũng như bản chất của chính chất phóng xạ”.

Ryan O’Mara, một nghiên cứu sinh và đồng tác giả của công trình cho biết: “Khả năng chụp ảnh ba chiều này là một khả năng mới, có nghĩa là về cơ bản chúng ta có thể nhìn thấy lịch sử của vật chất hạt nhân ở đâu hoặc khi nào”.

Văn Thiện

Theo futurity

Khoa học Công nghệ


BÀI CHỌN LỌC

Gạch có thể dùng làm pin và phát hiện nguồn phóng xạ