Cảm biến mới được gọi là Paper Skin hoạt động như các ứng dụng khác của da nhân tạo hiện đang được phát triển, trong đó tích hợp nhiều chức năng nhờ có vật liệu chi phí-hiệu quả.
Các thiết bị điện tử dẻo mang theo người có triển vọng trong rất nhiều ứng dụng như theo dõi sức khỏe bệnh nhân từ xa và giao diện máy tính không cảm ứng, nhưng lại sử dụng các vật liệu và quy trình tốn kém và tinh xảo.
"Nghiên cứu của chúng tôi có tiềm năng cách mạng hóa ngành công nghiệp thiết bị điện tử và mở ra cánh cửa thương mại hóa các thiết bị cảm biến hiệu suất cao giá cả phải chăng", Muhammad Mustafa Hussain, PGS. kỹ thuật điện tại KAUST nói. "Những nỗ lực trước đây đã sử dụng vật liệu hoặc các quy trình tinh xảo. Giấy được xử lý bằng công nghệ in phun hoặc công nghệ chân không, mặc dù giá rẻ, nhưng có chức năng hạn chế. Ở đây, chúng tôi đã chứng minh một phương pháp chế tạo chỉ sử dụng các nguyên liệu giá rẻ sẵn có tại gia đình”.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng giấy ghi chú để phát hiện độ ẩm, dùng bọt biển và khăn để đo áp suất và lá nhôm để phát hiện chuyển động. Tô màu giấy dính bằng bút chì HB cho phép phát hiện nồng độ axit, còn lá nhôm và mực bạc dẫn điện được dùng để phát hiện sự chênh lệch nhiệt độ.
Các nguyên liệu được kết hợp với nhau tạo thành bề mặt giấy, sau đó, được kết nối đến thiết bị để phát hiện những thay đổi độ dẫn điện tùy theo kích thích bên ngoài.
Ví dụ, tăng độ ẩm đã làm tăng khả năng bề mặt tích trữ điện hoặc điện dung. Cho cảm biến tiếp xúc với dung dịch axít đã làm tăng điện trở của bề mặt, trong khi cho tiếp xúc với dung dịch kiềm làm giảm điện trở của nó. Thay đổi điện áp được phát hiện cùng với những thay đổi nhiệt độ. Đưa một ngón tay gần bề mặt này đã làm xáo trộn trường điện từ của nó, làm giảm điện dung.
Nhóm nghiên cứu đã tận dụng các đặc tính khác nhau của vật liệu mà họ sử dụng, bao gồm độ xốp, độ bám dính, độ đàn hồi và kích thước của chúng để phát triển bề mặt cảm biến giá rẻ. Họ cũng đã chứng minh một bề mặt tích hợp duy nhất có thể phát hiện đồng thời nhiều tác nhân kích thích trong thời gian thực.
Một số thách thức cần phải vượt qua trước khi bề mặt cảm biến hoàn toàn tự động, dẻo và đa chức năng có thể được thương mại hóa. Thử nghiệm độ tin cậy cũng cần được thực hiện để đánh giá độ bền và hiệu quả của cảm biến trong những điều kiện uốn cong rất mạnh.
"Giai đoạn tiếp theo sẽ là tối ưu hóa việc tích hợp cảm biến trên nền tảng này cho các ứng dụng trong các hệ thống giám sát y tế. Nền tảng cảm biến dẻo và bảo giác sẽ cho phép theo dõi đồng thời các dấu hiệu của sự sống trong thời gian thực như nhịp tim, huyết áp, mô hình thở và chuyển động”, PGS. Hussain nói. "Chúng tôi cũng có thể chuyển giao các chức năng đạt được của công nghệ cho da nuôi cấy sinh học và phát triển các cơ chế kết nối nó với các mạng lưới thần kinh trong cơ thể người để hỗ trợ các nạn nhân bỏng. Các ứng dụng khác bao gồm rô bốt, công nghệ xe cộ và khảo sát môi trường”. |