Đại học North Carolina State phát triển các nghiên cứu về công nghệ vật liệu điện tử thoáng khí
Một số nghiên cứu tại trường Đại học North Carolina State đã thành công trong việc tạo ra vật liệu điện tử thoáng khí được ứng dụng trong chức năng của thiết bị đeo tay
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra một vật liệu điện tử siêu mỏng, có tính chất co giãn, thấm hút khí, vật liệu này cho phép thoát hơi tốt. Vật liệu được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong y sinh hoặc một số thiết bị công nghệ đeo trên cơ thể người, do đặc tính thoáng khí nên nó cho phép mồ hôi và các hợp chất hữu cơ khác dễ dàng bay hơi qua da, làm cho người mặc có cảm giác thoải mái, nhất là khi mặc trong thời gian dài.
Theo Dr.Yong Zhu, giáo sư thuộc chuyên ngành kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại Đại học North Carolina State, tác giả chính trong công trình nghiên cứu đã khẳng định: “Nâng cao khả năng thấm hút cho vật liệu là bước tiến lớn trong việc nghiên cứu phát triển vật liệu điện tử”.
Tuy nhiên phương pháp để có thể tạo ra được loại vật liệu cũng rất quan trọng bởi vì quy trình tạo vật liệu càng đơn giản thì càng có thể mở rộng quy mô sản xuất. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật để hình thành các lỗ thoát hơi, nó chính là quá trình ngưng tụ các giọt hơi từ đó hình thành các màng polymer vi mô được phân bố đều trên các lỗ có hình dạng giống tổ ong. Các màng này được bao phủ liên kết trong dung dịch nano bạc, sau đó tiến hành ép nhiệt để hàn kín các mối gia cố bạc.
Giáo sư Yong Zhu nói: “Kết quả thu được từ phương pháp trên là các màng polymer kết hợp được nhiều yếu tố bao gồm độ dẫn nhiệt, độ truyền quang cũng như tính thấm hút của vật liệu tốt, đồng thời các mối liên kết nano bạc được phủ ngay dưới bề mặt màng polymer khiến vật liệu có sự ổn định trong quá trình thấm hút mồ hôi sau một thời gian dài sử dụng.”
Theo Giáo sư Shanshan Yao, đồng tác giả của công trình trên, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại NC State, hiện đang làm việc tại Đại học Stony Brook: “Kết quả thu được cuối cùng là vật liệu cực kỳ mỏng, chỉ dày vài micomet làm cho quá trình tiếp xúc trực tiếp với da tốt hơn, giúp các thiết bị điện tử thu được các tín hiệu tốt hơn. Đồng thời khả năng thấm hút khí của các thiết bị điện tử khi sử dụng rất quan trọng. Nếu các thiết bị điện tử khi mang không có khả năng thấm hút khí thì nó cũng có thể gây kích ứng cho da trong quá trình sử dụng”.
Hình 1: Tay áo kết hợp vật liệu điện tử mới, cho phép nó hoạt động như một bộ điều khiển trò chơi điện tử.
Để chứng minh tiềm năng của các loại vật liệu điện tử, các nhà nghiên cứu đã phát triển và thử nghiệm trên hai mẫu ứng dụng đại diện.
Mẫu ứng dụng đầu tiên có thể gắn trên da bao gồm các điện cực khô được dùng làm cảm biến điện sinh lý, có thể sử dụng với nhiều mục đích như đo điện tâm đồ (ECG) và ghi tín hiệu điện cơ (EMG). Giáo sư Zhu nói: “Các cảm biến điện này có thể đo được các tín hiệu với độ chính xác cao tương đương với các dụng cụ đo điện có sẵn trên thị trường hiện nay.”
Mẫu ứng dụng thứ hai được thể hiện thông qua cảm ứng chạm trên vật liệu dệt tích hợp với bề mặt của thiết bị máy với người sử dụng. Các tác giả đã sử dụng một tay áo dệt tích hợp với các điện cực xốp để chơi các trò chơi máy tính như Tetris.
Nếu chúng ta muốn phát triển các cảm biến mặc được như các trang phục hoặc người dùng có thể sử dụng trên bề mặt da trong một thời gian đáng kể thì cần phát triển vật liệu thấm hút khí. Đó là một bước phát triển đáng kể cho ngành khoa học vật liệu mới.
Người dịch: Phạm Thị Lụa