Nhóm khoa học Sing - Trung tạo ra sợi thông minh siêu mỏng trong bước đột phá về công nghệ thiết bị đeo

Nhóm các nhà khoa học đã nhấn mạnh tất cả ứng dụng tiềm năng của sợi thông minh siêu mỏng này, vượt xa những ví dụ nêu dưới đây.

Một chiếc áo liền quần được đan xen với các sợi bán dẫn mới mỏng như tóc người có thể chia sẻ hình ảnh với những người mặc khác thông qua hệ thống giao tiếp không dây dựa trên ánh sáng.

Một mũ len được chế tạo bằng cách tương tự có thể giúp người khiếm thị băng qua đường an toàn bằng cách gửi thông tin tín hiệu giao thông đến điện thoại và kích hoạt máy rung theo sự thay đổi màu sắc.

Hơn nữa, cả áo liền quần và mũ len đều có thể giặt bằng máy.

Không như đồng hồ thông minh có phần cứng cứng nhắc, sợi siêu mỏng này sẽ cho phép người dùng lựa chọn dây đeo linh hoạt để đo nhịp tim.

Một ví dụ nữa là áo thông minh được mặc để đi tham quan bảo tàng có thể nhận thông tin về triển lãm và truyền vào tai nghe trong khi người đeo di chuyển xung quanh các sảnh.

Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Công nghệ Nanyang (NTU) của Singapore cùng các viện nghiên cứu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại thành phố Thâm Quyến và Tô Châu đã công bố những phát hiện của họ trên tạp chí uy tín Nature hôm 1.2.

Các nhà nghiên cứu cho biết sợi siêu thông minh này cũng có thể hoạt động sâu dưới nước. Trong một thử nghiệm, tàu ngầm mini với các sợi thông minh siêu mỏng được dán trên bề mặt có thể nhận lệnh chỉ đường từ điện thoại.

Điều này phù hợp với xu hướng nghiên cứu trên thế giới về việc tìm kiếm các phương pháp và vật liệu mới để tạo ra các thiết bị điện tử đeo được thế hệ tiếp theo, thoải mái và thậm chí không thể nhận ra được. Các thiết bị và vật liệu trong tương lai lý tưởng nhất cũng nên sử dụng ít năng lượng, có thể tái chế và bền vững.

Trong nghiên cứu mới nhất, nhóm các nhà khoa học Singapore - Trung Quốc đã phát triển một kỹ thuật tạo ra các sợi mỏng dài hàng trăm mét không bị lỗi bằng cách nhúng các sợi tổng hợp vào vật liệu bán dẫn.

Muốn làm được điều này, trước tiên một dây bán dẫn được đưa vào ống thủy tinh, sau đó ống này được nung nóng cho đến khi dây đủ mềm để kéo thành sợi mỏng. Sau khi sợi nguội, thủy tinh sẽ được loại bỏ.

Tiếp theo, sợi bán dẫn được đưa vào ống polymer cùng với dây kim loại. Sau đó, nó được làm nóng và kéo căng để tạo thành một sợi mỏng, dẻo.

Theo tác giả chính của nghiên cứu là Wei Lei - Phó giáo sư và Giám đốc Trung tâm Công nghệ sợi quang tại NTU, dù lớp phủ polymer có thể mang cảm giác giống như dây câu nhưng sợi chức năng sẽ chỉ chiếm chưa đến 5% tổng diện tích bề mặt sợi quang để đảm bảo thoải mái cho người sử dụng.

Wei Lei nói: "Theo cách này, người dùng sẽ cảm thấy như đang mặc một chiếc áo bông. Ở những khu vực được kết nối với việc theo dõi sức khỏe, như tim hoặc cổ tay, có thể thêm nhiều sợi hơn cho chức năng cảm biến”.

Ông cũng cho biết quy trình sản xuất tương thích với các máy móc được sử dụng rộng rãi trong ngành dệt may.

Nhóm khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu để biến các thành phần điện tử khác như pin thành hình dạng giống như sợi, nhằm mục đích tạo ra một hệ thống đầy đủ của các vật liệu thông minh.

“Chúng tôi cũng đang nghiên cứu các màn hình được kích hoạt bằng sợi phát sáng. Nội dung sau đó có thể được hiển thị trên cánh tay, trên áo sơ mi. Mục tiêu lâu dài của chúng tôi là có một pin sợi để cung cấp năng lượng cho cảm biến sợi quang, với chức năng bổ sung là hiển thị và tính toán. Các chức năng tính toán đơn giản trong một thiết bị đeo được có thể đảm bảo nó chỉ truyền dữ liệu cần thiết, nên giảm điện năng tiêu thụ”, Wei Lei cho hay.

Trong bài viết bình luận kèm theo của chuyên gia, hai nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Virginia (Mỹ) cho biết công trình của nhóm thể hiện “bước nhảy vọt trong việc đưa microcomputer vào quần áo hàng ngày”.

“

Microcomputer là loại máy tính nhỏ kích thước và dễ di động, tích hợp tất cả thành phần chính của một hệ thống máy tính vào bo mạch chủ (mainboard) nhỏ. Nó bao gồm một bộ xử lý (CPU), bộ nhớ (RAM và ROM), các cổng kết nối và linh kiện khác như bộ điều khiển đầu vào/đầu ra (I/O controller) và bộ điều khiển bộ nhớ (memory controller).

Microcomputer thường dùng cho các nhu cầu cá nhân, giáo dục, văn phòng và ứng dụng nhúng với thiết kế để tiết kiệm năng lượng, nhỏ gọn, có khả năng xử lý nhiều tác vụ thông thường. Nó có thể là máy tính cá nhân (PC) hoặc các thiết bị nhúng như vi điều khiển (microcontroller) trong các sản phẩm điện tử, hệ thống kiểm soát hoặc các thiết bị di động như smartphone.

Các nhà khoa học không tham gia vào nghiên cứu viết: “Vì các dây được nhúng trong các sợi mới có thể dễ dàng kết nối với phần cứng máy tính hiện có, công nghệ này tỏ ra hữu ích trong nỗ lực phát triển các hệ thống tích hợp giữa con người và máy móc. Do đó, công trình cho phép chúng ta tưởng tượng về một thế hệ sợi và vải thông minh cho phép cá nhân tương tác liền mạch với môi trường xung quanh, khiến trải nghiệm hàng ngày của họ trở nên chân thực và hấp dẫn hơn".