Tháng 04, 2019
Thứ ba
Thứ Bảy, ngày 06/04/2019 13:27 PM (GMT+7)

Da điện tử tự phục hồi, không thấm nước lấy cảm hứng từ loài sứa

Loại vật liệu mới có thể chế tạo robot hoạt động dưới nước, đồ điện tử kháng nước và khả năng tự phục hồi của nó mở đường cho các thiết bị điện tử không chất thải.

Có vô vàn phát minh tuyệt vời của nhân loại được lấy cảm hứng từ thiên nhiên. Trong số đó, phải kể đến thiết kế đầu máy xe lửa của hệ thống tàu cao tốc Shinkansen, còn gọi là tàu hoả hình hình viên đạn (Japanese Bullet) Nhật Bản với ý tưởng học tập từ loài chim bói cá; hay băng gai dính dùng được ứng dụng nhiều trong cặp táp, túi xách đến từ loài bông cỏ gai.

Gần đây, các nhà khoa học từ Đại học Quốc gia Singapore lấy cảm hứng từ loài sứa để thiết kế nên một lớp da điện tử tự hồi phục, có thể kéo căng. Loại da này được ứng dụng để phát triển một loại robot mềm dẻo và thậm chí là cả màn hình cảm ứng chống nước.

Da điện tử tự phục hồi, không thấm nước lấy cảm hứng từ loài sứa - 1

Thiết kế da nhân tạo lấy cảm hứng từ loài sứa. Ảnh: NUS.

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Phó Giáo sư Benjamin Tee đã mất một năm để phát triển vật liệu, dưới sự hợp tác của Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc) và Đại học California Riverside (Mỹ). Ông Benjamin Tee cho hay: “Chúng tôi tự hỏi làm thế nào chúng ta có thể tạo ra một loại vật liệu nhân tạo có thể bắt chước khả năng chống nước của sứa và đồng thời cũng nhạy cảm như vậy".

Da nhân tạo vẫn nhạy ngay cả khi ẩm ướt

Benjamin Tee từng là thành viên trong nhóm phát triển da tự phục hồi đầu tiên vào năm 2012. “Một trong nhiều thách thức với nhiều vật liệu tự phục hồi hiện nay là chúng không trong suốt và chúng không hoạt động hiệu quả khi bị ướt” - ông nói.

“Chính những nhược điểm này khiến chúng ít hữu dụng trong lĩnh vực điện tử, thí dụ như màn hình cảm ứng khó sử dụng trong điều kiện thời tiết ẩm ướt.”

Da điện tử tự phục hồi, không thấm nước lấy cảm hứng từ loài sứa - 2

Nhà nghiên cứu Tee (hàng sau, phải) và nhóm nghiên cứu của ông tại NUS.

Ông Tee nói tiếp: “Với ý tưởng này, chúng tôi bắt đầu nhìn vào những con sứa - chúng trong suốt và có thể cảm nhận được môi trường ẩm ướt. Vì vậy, chúng tôi tự hỏi làm cách chúng ta có thể tạo ra một vật liệu nhân tạo bắt chước bản chất chống nước của sứa mà còn nhạy cảm như vậy.”

Nhóm nghiên cứu cuối cùng đã đạt được thành tựu, bằng cách tạo ra một loại gel bao gồm hợp chất cao phân tử (polymer) dựa trên flo-cacbon với chất lỏng giàu ion flo. Khi được kết hợp lại, “mạng polymer tương tác với chất lỏng ion hoá thông qua các tương tác ion-lưỡng cực có thể đảo ngược, cho phép nó tự phục hồi”.

Các vật liệu tự phục hồi trước đây phồng lên khi bị ướt và co lại khi khô, vật liệu độc đáo này có thể giữ nguyên hình dạng trong cả môi trường ẩm ướt cũng như khô ráo và hoạt động hiệu quả ngay cả trong nước biển, thậm chí là môi trường axit hoặc kiềm.

Tương lai robot mềm mại thân thiện với con người

Da nhân tạo được làm ra bằng cách in chất liệu mới vào các mạch điện tử.  Là một vật liệu mềm và có thể co giãn, thuộc tính điện của nó thay đổi khi bị chạm, ấn hoặc kéo căng. "Sau đó, chúng tôi có thể đo lường sự thay đổi này và chuyển nó thành tín hiệu điện đọc được, để tạo ra một loạt các ứng dụng cảm biến khác nhau", Benjamin Tee nói thêm.

Với khả năng chống nước, vật liệu mới mở ra cánh cửa chế tạo các loại robot mềm, thiết bị điện tử mới có thể hoạt động trong môi trường ẩm ướt, ví dụ robot lội nước, đồ điện tử kháng nước. Còn ưu điểm tự tái tạo, có thể dùng để giảm tình trạng lãng phí. 

Các vật liệu mềm co giãn linh hoạt và không thấm nước sở hữu nhiều lợi thế. Nó có thể được sử dụng để tiếp tục thu hẹp khoảng cách giữa con người và máy móc. Đặc tính mềm giúp phù hợp hơn cho các hoạt động tương tác giữa người với máy. Khả năng tự phục hồi cũng có thể mở đường cho các thiết bị điện tử không chất thải.

Hàng năm, hàng triệu tấn chất thải công nghệ đến từ các thiết bị điện tử hư hỏng. Các thiết bị mềm có thể tự chữa lành có thể là giải pháp cho chất thải điện tử trên toàn thế giới.

Xuân Nguyễn (Interesting Engineering)

Tin đọc nhiều

Các đô thị lớn trên thế giới thu giữ và tái sử dụng nước mưa như thế nào? Tùy vào cách chúng ta đón nhận, nước mưa có thể là món quà...
Phát hiện vật liệu siêu đen, nuốt 99,99% ánh sáng Loại vật liệu chưa được đặt tên này có thể hấp thụ 99,995%...
Những nơi kì lạ ở Trái Đất giống hệt thế giới của người ngoài hành tinh Ngay trên chính địa cầu cũng chúng ta cũng có tồn tại những...
Gạo lứt rang có tác dụng gì mà GS thực dưỡng Nhật Bản khuyên dùng? Qua nhiều năm nghiên cứu, GS.BS. Tsurumi Takashi đã khẳng...