Phát triển cảm biến áp lực siêu mỏng, trong suốt, đo cực chính xác

Một loại cảm biến lực trong suốt, dày chỉ 8 micro mét, có thể phát hiện được chính xác áp lực tại 144 điểm cùng một lúc ngay cả khi uốn dẻo, vặn xoắn cực mạnh vừa được phát triển thành công bởi các nhà khoa học, hứa hẹn sẽ được áp dụng trong nhiều thiết bị điện tử linh hoạt, các thiết bị đeo và đặc biệt là trong y học, các bác sĩ sẽ có một chiếc găng tay đặc biệt giúp phát hiện nhanh mô ung thư chỉ đơn giản bằng các thao tác thăm khám bên ngoài cơ thể bệnh nhân.

Mặc dù hiện tại đã có một số loại cảm biến áp lực có thể uốn dẻo được nhưng phần lớn đều bị mất đi độ chính xác khi bị vặn xoắn, làm nhăn. Mặt khác phần lớn đều rất dày, khoảng 100 micro mét. Ngược lại, một nhóm các nhà khoa học Mỹ và Nhật đã khắc phục được các vấn đề đó bằng cách phát triển ra loại cảm biến lực hoàn toàn mới với đặc tính siêu mỏng, đảm bảo hoạt động chính xác ngay cả khi bẻ cong ở bất cứ hình dạng nào.

Loại cảm biến này sẽ có rất nhiều ứng dụng khác nhau.

Theo nhóm nghiên cứu, loại cảm biến này có thể đo lường chính xác áp lực ngay cả khi bị uốn cong thành vòng bán kính 80 micro mét, tương đương với khoảng 2 lần chiều rộng của một sợi tóc người. Và đặc biệt hơn, nó có thể được phối hợp thành chuỗi rất nhiều cảm biến để đo lường áp lực trên những đối tương vật lý có dạng cong. Người dẫn đầu nhóm nghiên cứu tại Đại học Tokyo Sungwon Lee cho biết: "Loại cảm biến này có tiềm năng lớn áp dụng vào các thiết bị điện tử dẻo và thiết bị đeo. Tôi nhận thấy rằng nhiều nhóm nghiên cứu đang phát triển cảm biến áp suất dẻo dẻo đo áp lực nhưng phần lớn đều không phù hợp do chúng rất nhạy cảm với sự biến dạng. Và đây chính là động lực chính thúc đẩy chúng tôi tìm cách giải quyết".

Để phát triển loại cảm biến dẻo nói trên, nhóm đã bổ sung các ống carbon nano và graphene vào trong polymer đàn hồi, tạo thành các sợi nano với đường kính 300 - 700 nano mét. Các sợi này sau đó sẽ được đan xen lại với nhau để tạo thành một tấm phim rất mỏng và trong suốt. Tiếp theo, họ đặt một ma trận cảm biến dày chỉ 2 micro mét vào tấm phim trên và kết quả cuối cùng là một cấu trúc cảm biến đo áp lực siêu mỏng. Nhóm nghiên cứu chia sẻ: "Trong cấu trúc của chúng tôi, các sợi trong đó sẽ tự thay đổi kiên kết tương đối với nhau để phù hợp với tình trạng biến dạng chung của tổng thể, từ đó làm giảm áp lực mà mỗi sợi phải chịu". Do đó, hệ thống cảm biến hoàn toàn có thể hoạt động chính xác ngay cả khi bị uốn cực cong.

Về các ứng dụng, nhóm nghiên cứu cho rằng loại cảm biến này sẽ có rất nhiều ứng dụng khác nhau, từ các thiết bị đeo, robot thân mềm, các hệ thống dùng trong y tế, thiết bị cấy ghép. Họ cho hay: "Chúng tôi đang thử nghiệm hiệu suất của loại cảm biến áp lực này với một chiếc mạch máu nhân tạo và phát hiện rằng nó có thể phát hiện được những thay đổi dù rất nhỏ của dòng máu trong mạch".