Hồi tuần qua, hãng xe hơi Thụy Điển - Volvo đã giới thiệu một giải pháp đầy tiềm năng và mang tính cách mạng về công nghệ vật liệu sử dụng trên xe hơi. Thay vì sử dụng những tấm thép tạo nên kết cấu thân xe, các tấm sợi carbon tích hợp pin nano và siêu tụ điện sẽ được thay thế để khai thác tối đa khoảng trống dư thừa đồng thời giảm trọng lượng.
Vật liệu dẫn nói trên có thể được sạc lại và lưu trữ năng lượng qua hệ thống phanh tái tạo hoặc lưới điện. Khi hệ thống và mô-tơ đòi hỏi nguồn điện, các tấm vật liệu mang năng lượng sẽ hoạt động giống như pin. Theo Volvo, vật liệu có thể sạc và lưu trữ nhanh hơn so với các hệ thống pin thường thấy.
Thử nghiệm trên một chiếc Volvo S80, nhóm nghiên cứu đã thay thế nắp cốp sau và thanh ngang phía trên động cơ bằng vật liệu mới. Volvo cho biết nắp cốp sau bằng sợi carbon không chỉ cứng hơn, nhẹ hơn so với thép mà còn có thể cung cấp điện cho hệ thống 12 V của phương tiện, qua đó tăng phạm vi hoạt động và hiệu năng ở chế độ chạy điện thuần.
Bên dưới nắp ca-pô, Volvo thay thế thanh ngang bằng vật liệu dẫn vừa đóng vai trò là hệ thống điện 12 V, vừa nhẹ hơn 50% và cứng hơn so với thép tiêu chuẩn. Volvo đã mất hơn 3 năm rưỡi nghiên cứu, tốn rất nhiều chi phí và đối mặt với nhiều thách thức để đưa ra một giải pháp thú vị không chỉ có thể giảm đáng kể tổng trọng lượng mà còn mang khả năng sạc và lưu trữ năng lượng vào diện tích bề mặt phương tiện.
Khi nói đến vấn đề trọng lượng, lấy ví dụ như hệ thống pin của Tesla Model S, nó không chỉ đắt tiền mà còn tăng trọng lượng xe thêm 453 kg. Với ý tưởng của Volvo, hệ thống pin sẽ nhẹ hơn và trọng lượng được dàn trải ra toàn bộ thân xe. Trên lý thuyết, khả năng kiểm soát và đặc điểm hiệu năng của phương tiện sẽ được cải thiện với cách bố trí vật liệu mới.
Tuy nhiên, ý tưởng sử dụng các tấm ốp thân xe tích hợp pin cũng gặp phải những thách thức nhất định. Chẳng hạn như Lamborghini, McLaren và Pagani khai thác tối đa sợi carbon để chế tạo các siêu xe của mình. Vì vậy, nếu muốn ý tưởng trên được hiện thực hóa và đi vào sản xuất hàng loạt thì giá sợi carbon phải giảm đáng kể.
Vấn đề còn phát sinh trong trường hợp các tấm sợi carbon bị hỏng do tai nạn. Khi đó, chi phí thay thế không chỉ rất cao mà còn gây khó khăn cho đội ngũ cứu hộ. Dòng diện từ các tấm pin hỏng có thể gây nguy hiểm cho nhân viên cứu hộ nếu không cẩn thận.
Pin được ép giữa các lớp sợi carbon.
Đối với những chiếc xe dùng hệ thống pin 12 V truyền thống có trọng lượng từ 20 đến 28 kg, công nghệ cũng chứng minh được lợi ích khi thay thế những tấm kim loại nặng như chì từ đầu đến đuôi xe, xuyên suốt các bề mặt lớn. Theo Volvo, vật liệu tiết kiệm hơn 15% trọng lượng khi thay thế các thành phần thân xe truyền thống và các bộ phận cho hệ thống điện bằng tấm sợi carbon tích hợp pin nano.
