Một nhóm các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Quốc gia Singapore đã lấy cảm hứng từ các động vật không xương sống dưới nước như sứa để tạo ra một làn da điện tử có chức năng tương tự. Các nhà khoa học đã mất hơn 1 năm để phát triển vật liệu. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Electronics.
 

 
Giống như sứa, da điện tử trong suốt, có thể co giãn, cảm ứng và tự phục hồi trong môi trường nước và có thể được ứng dụng cho nhiều đồ vật từ màn hình cảm ứng chịu nước đến robot mềm hoạt động dưới nước.

Vật liệu tự phục hồi trong suốt và không thấm nước cho các ứng dụng rộng rãi

PGS. Benjamin Tee, trưởng nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu về da điện tử trong nhiều năm và là thành viên của nhóm phát triển cảm biến da điện tử tự phục hồi đầu tiên vào năm 2012.

Kinh nghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu này đã giúp giáo sư xác định được những hạn chế của da điện tử tự phục hồi. "Một trong những thách thức với nhiều vật liệu tự phục hồi hiện nay là chúng không trong suốt và không hoạt động hiệu quả khi bị ướt", ông nói. "Những nhược điểm này cản trở các ứng dụng của vật liệu trong lĩnh vực điện tử như màn hình cảm ứng thường cần được sử dụng trong điều kiện thời tiết ẩm ướt. Với ý tưởng này, chúng tôi bắt đầu xem xét những con sứa - chúng trong suốt và có thể cảm nhận môi trường ẩm ướt. Vì vậy, chúng tôi tự hỏi làm thế nào để tạo ra một vật liệu nhân tạo mô phỏng bản chất chống nước của sứa, cũng như khả năng cảm ứng”.

Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc tạo ra một loại gel bao gồm polyme từ  fluorocacbon với chất lỏng ion giàu flo. Khi kết hợp, mạng lưới polyme tương tác với chất lỏng ion thông qua các tương tác lưỡng cực ion có thể thay đổi, cho phép nó tự phục hồi.

Khai thác những ưu điểm của cấu hình này, PGS. Tee giải thích: "Hầu hết các loại gel polyme dẫn điện như hydrogel sẽ phồng lên khi chìm trong nước hoặc khô lại theo thời gian trong môi trường không khí. Điểm làm cho vật liệu của chúng tôi khác biệt là nó có thể giữ được hình dạng trong điều kiện môi trường xung quanh vừa ẩm ướt và vừa khô. Nó hoạt động tốt trong nước biển và ngay cả trong môi trường axit hoặc kiềm".

Robot mềm thế hệ mới

Da điện tử được tạo ra bằng cách in vật liệu mới lên các mạch điện tử. Là vật liệu mềm và co giãn, tính chất 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 đổi thành tín hiệu điện có thể đọc được để tạo ra một loạt các ứng dụng cảm biến khác nhau", PGS. Tee nói thêm. "Khả năng in 3D của vật liệu cũng cho thấy tiềm năng chế tạo các bảng mạch hoàn toàn trong suốt có thể được sử dụng trong các ứng dụng robot. Chúng tôi hy vọng vật liệu này có thể được sử dụng để phát triển nhiều ứng dụng khác nhau trong các loại robot mềm mới nổi".

Nhìn chung, robot mềm và các thiết bị điện tử mềm nhằm mục đích mô phỏng các mô sinh học để làm cho chúng phù hợp hơn về mặt cơ học với các tương tác giữa người và máy. Ngoài các ứng dụng robot mềm thông thường, công nghệ chống nước của vật liệu mới này cho phép thiết kế robot lội nước và thiết bị điện tử chịu nước.

Ưu điểm nữa của da điện tử tự phục hồi này là tiềm năng giảm chất thải. Theo PGS. Tee giải thích, hàng triệu tấn chất thải điện tử từ điện thoại di động, máy tính bảng bị hỏng,... được thải ra mỗi năm trên toàn cầu. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tạo ra một tương lai trong đó các thiết bị điện tử được làm từ vật liệu thông minh, có thể thực hiện những chức năng tự sửa chữa để giảm thiểu lượng chất thải điện tử trên thế giới.

Các nhà khoa học dự kiến sẽ tiếp tục nghiên cứu để khám phá thêm khả năng của vật liệu này trong tương lai.
 

N.T.T (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190318102400.htm, 18/3/2019