'Da điện tử' như da người, tự phục hồi sau 5.000 lần bị biến dạng

Các nhà khoa học đã sản xuất loại "da điện tử" nhạy cảm như da người. Ảnh: Daily Mail

Còn gọi là “da điện tử”, loại da này được phát triển bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah ở Saudi Arabia. Nhóm nghiên cứu của trường cho rằng da điện tử này nhạy cảm như da người, do đó trong tương lai nó có thể được sử dụng để theo dõi sức khỏe của các cá nhân hoặc tình trạng cấu trúc của máy bay.

Mặc dù đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học cố gắng tái tạo "da người điện tử”, nhưng những nỗ lực trước đó đã thất bại khi so sánh với da người thật. Nguyên mẫu da đang được phát triển có thể cảm nhận các vật thể cách xa tối đa 20 cm, phản ứng với mọi thứ trong vòng chưa đầy 1/10 giây và tự hồi phục hơn 5.000 lần.

Tiến sĩ Yichen Cai, tác giả nghiên cứu, cho biết làn da điện tử lý tưởng phải bắt chước nhiều chức năng tự nhiên của da người bao gồm cảm nhận nhiệt độ và xúc giác theo thời gian thực.

Bà Cai giải thích: “Tuy nhiên, việc chế tạo các thiết bị điện tử linh hoạt phù hợp có thể thực hiện các công việc tinh vi như vậy đồng thời chịu được va đập và va chạm trong cuộc sống hàng ngày là một thách thức. Do đó, mỗi vật liệu liên quan phải được thiết kế một cách cẩn thận”.

Những nỗ lực mô phỏng da người trước đây bao gồm kết hợp một lớp cảm biến, được làm từ vật liệu nano hoạt tính, với một lớp co giãn bám vào da người. Nhưng sự liên kết giữa hai lớp này thường quá yếu hoặc quá mạnh, làm giảm độ bền, độ nhạy hoặc tính linh hoạt, khiến chúng dễ bị đứt gãy.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng vật liệu hydrogel được gia cố bằng các hạt nano silica để tạo ra “bề mặt co giãn” và kết hợp với cảm biến 2D titan cacbua MXene sử dụng dây nano dẫn điện cao.

Vật liệu hydrogel được gia cố bằng các hạt nano silica để tạo ra “bề mặt co giãn”. Ảnh: Daily Mail

Đồng tác giả, Tiến sĩ Jie Shen cho biết: “Hydrogel có hơn 70% là nước, khiến chúng rất tương thích với các mô da của con người”.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bằng cách kéo căng hydrogel theo mọi hướng, sau đó áp dụng một lớp dây nano và kiểm soát sự giải phóng năng lượng của nó, họ đã tạo ra các đường dẫn đến các lớp cảm biến mà vẫn còn nguyên vẹn ngay cả khi vật liệu này bị kéo căng gấp 28 lần kích thước ban đầu.

Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng da điện tử nguyên mẫu của họ có thể cảm nhận được các vật thể từ khoảng cách 20cm và phản ứng với các kích thích trong vòng chưa đầy 1/10 giây. Đồng thời, nó có độ nhạy cao, đến mức có thể phân biệt chữ viết tay được viết trên bề mặt và chịu được 5.000 lần biến dạng, phục hồi về hình dạng ban đầu chỉ sau 0,25 giây.

Tiến sĩ Shen cho biết: “Da điện tử có thể duy trì độ dẻo dai sau nhiều lần sử dụng là một thành tựu đáng kinh ngạc, khi nó mô phỏng độ đàn hồi và phục hồi nhanh chóng của da người”.

Phát minh mới có thể giúp chế tạo các bộ phận giả với khả năng theo dõi thông tin sinh học bao gồm cả sự thay đổi huyết áp. Các thông tin này sau đó có thể được chia sẻ và lưu trữ trên đám mây qua kết nối Wi-Fi.

Theo bà Cai, mục đích đầu tiên của loại da này là phục vụ lĩnh vực y tế, nhưng trong tương lai nó có thể mang lại lợi ích cho nhiều loại sản phẩm, bao gồm cả các băng cảm biến dùng để đo sức bền cấu trúc của đồ nội thất, máy bay và các tòa nhà.

Nhờ sự đột phá và tính ứng dụng cao của loại da nhân tạo này, nghiên cứu về nó đã được công bố trên tạp chí Science Advances.

Theo DANH CHÂN (Báo Tin tức)