Trong những năm gần đây, các kỹ sư và nhà khoa học vật liệu đã giới thiệu các thiết bị điện tử ngày càng linh hoạt có thể dùng để chế tạo các thiết bị mới đeo trên người như đồng hồ thông minh, cảm biến sinh học và công nghệ theo dõi sức khỏe. Để con người có thể đeo thiết bị an toàn trong thời gian dài, các thiết bị điện tử này cũng phải có tính thấm (tức là cho không khí và độ ẩm đi qua) và tương thích sinh học (tức là không gây hại cho cơ thể con người).

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Soochow ở Trung Quốc đã đưa ra một phương pháp mới chế tạo các thiết bị điện tử co giãn dựa trên kim loại lỏng với khả năng co giãn, thoáng khí và tương thích sinh học. Phương pháp mới đòi hỏi phải sử dụng tem có mô hình mạch để tạo ra các linh kiện điện tử linh hoạt đa chức năng cho các thiết bị đeo trên người.

Feng Yan, đồng tác giả nghiên cứu, cho rằng: “Các thiết bị điện tử co giãn từ kim loại lỏng đã được quan tâm đến nhiều trong thời gian gần đây, do có triển vọng ứng dụng trong lĩnh vực thiết bị điện tử đeo trên người. Tuy nhiên, những thách thức cấp bách vẫn còn tồn tại, bao gồm các quy trình chế tạo phức tạp liên quan đến ăn mòn và xử lý oxy-plasma, cùng với tương tác bề mặt dưới mức tối ưu giữa kim loại lỏng và chất nền polyme, dẫn đến độ ổn định kéo của chu kỳ (cyclic tensile stability) bị ảnh hưởng".

Các vật liệu điện tử con giãn từ kim loại lỏng thường có nhiều hạn chế, ngăn cản hoặc hạn chế tiềm năng phát triển các mạch tùy chỉnh và cá nhân hóa. Là một phần của nghiên cứu gần đây, Yan và các cộng sự đã đặt ra mục tiêu giải quyết và khắc phục những hạn chế này thông qua đưa ra phương pháp thay thế để chế tạo các thiết bị điện tử linh hoạt dựa trên kim loại lỏng.

Bằng cách sử dụng phương pháp mới, các nhà nghiên cứu đã có thể nhanh chóng chuẩn bị các loại vải thoáng khí và mạch co giãn. Các mạch được chế tạo có độ phân giải cao (tức là độ rộng đường truyền tối thiểu là 50 µm) và độ ổn định cao, hoạt động trong hơn 30.000 chu kỳ với độ biến dạng 100%.

Yan cho biết: “Khả năng tương thích sinh học và tính thấm vượt trội của các mạch mà chúng tôi tạo ra khiến chúng rất phù hợp để thu thập tín hiệu điện sinh học. Hơn nữa, khả năng tái chế và tính phổ quát làm nổi bật tiềm năng to lớn của nó trong lĩnh vực thiết bị điện tử co giãn”.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mạch co giãn để tạo ra các mẫu cảm biến nhằm theo dõi các tín hiệu điện sinh học. Trong tương lai, chúng có thể được tích hợp vào các thiết bị trên người cho các ứng dụng cụ thể liên quan đến y tế hoặc thể thao.

Một ưu điểm nữa của các mạch điện tử co giãn là các màng chứa kim loại lỏng làm cơ sở để mạch điện tử có thể dễ dàng tháo rời thành các bộ phận riêng lẻ và tái chế. Như vậy có thể làm giảm đáng kể tác động bất lợi đến môi trường, đồng thời góp phần vào việc triển khai sử dụng chúng trên quy mô lớn.

N.P.D (NASATI), theo Techxplore, 7/2024