Tạo ra vật thể có thể kết nối với Wi-Fi mà không cần điện

Các nhà khoa học đã phát triển vật thể in 3D bằng nhựa được tích hợp sẵn khả năng kết nối Wi-Fi mà không cần điện hay linh kiện điện tử nào. Phát minh mới hứa hẹn sẽ là nền tảng của những thiết bị gia đình thông minh trong tương lai.

Nếu lời giải thích trên vẫn còn quá mông lung và không làm bạn ấn tượng, hãy thử nghĩ đến những ví dụ sau: công nghệ này có thể được sử dụng để tạo ra những chai đựng bột giặt thông minh có thể phát hiện lượng bột giặt còn lại trong chai và gởi thông tin đến smartphone, hay các nút vặn và thanh trượt không dây dùng để cuộn các trang web. Tất cả chúng đều được in 3D và không hề dùng pin.

Làm cách nào người ta có thể thực hiện được điều phi thường này? Để tạo ra thiết bị, nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Washington đã xây dựng một hệ thống bao gồm một bộ chuyển mạch nhựa, lò xo, bánh răng và ăng-ten. Khi chúng ta kích hoạt máy bằng cách ấn nút hay những chuyển động khác, nó có thể hấp thụ hoặc phản xạ các tín hiệu Wi-Fi đi qua để hoạt động.

Để hiện thực hoá mong muốn của mình, nhóm các nhà khoa học đã sử dụng một số thứ như lò xo, bánh răng và công tắc được in 3D; tất cả đều có khả năng “dịch” chuyển động thành tín hiệu truyền đi qua ăng-ten. Chất liệu in ở đây chính là nhựa composite pha với một số vật liệu dẫn như đồng và graphene. Ví dụ trong một thử nghiệm, họ đã in một công cụ giúp đo tốc độ gió, sau đó gắn nó vào bánh răng.

Một trong những nhà nghiên cứu - kỹ sư điện Vikram Iyer, nói: "Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra một thiết bị đơn giản đến mức bạn có thể in 3D ngay tại nhà và nó có thể gửi thông tin hữu ích cho các thiết bị khác. Nhưng thách thức lớn nhất đó là làm thế nào để thiết bị kết nối với Wi-Fi mà chỉ sử dụng vật liệu bằng nhựa? Đây là điều trước đó chưa có ai từng làm được”.

Lõi của hệ thống bằng nhựa này là một sợi dây dẫn, được làm từ nhựa và đồng và cũng có thể được in 3D. Chúng có khả năng kết nối và ngắt kết nối với ăngten Wi-Fi một cách không liên tục, cũng như thay đổi tín hiệu của Wi-Fi khi nó truyền qua thiết bị.

Thiết bị kết nối Wi-Fi không cần điện. (Ảnh: Mark Stone).

Ví dụ, một thiết bị đo gió bằng nhựa được in 3D có thể đo tốc độ gió, do khi nó quay nhanh hơn khiến các sợi dây kết nối liên tục hơn, dẫn đến các chuyển tiếp cũng được truyền đi thường xuyên hơn. Máy đo lưu lượng nước cũng sẽ hoạt động theo cách như trên.

Các nhà khoa học có thể xây dựng các cơ chế tương tự thành thiết bị chuyển mạch, quay số và thanh trượt – những chuyển động của các thiết bị này sẽ tạo ra sự chuyển tiếp và gửi tín hiệu đơn giản qua Wi-Fi. Chúng có thể là điện thoại thông minh hoặc những thiết bị khác.

Sự hiện diện của bánh răng trên dụng cụ có thể kết nối với dây dẫn, và việc áp dụng hệ nhị phân vào đây khiến quá trình kết nối kỹ thuật số có thể được thực hiện nhanh chóng. Những loại kỹ thuật này được gọi là phản xạ ngược hoặc phản chiếu sóng - trong trường hợp này là tín hiệu Wi-Fi.

Chai đựng bột giặt có thể kết nối Wi-Fi.

Nhóm nghiên cứu cũng có thể điều chỉnh sợi dây dẫn để kết hợp với sắt thay vì đồng. Điều này cho phép chúng mã hóa thông tin vào một thiết bị được in 3D - gần giống như một mã vạch vô hình được xem là một ký hiệu nhận dạng hoặc lời hướng dẫn.

Ông Justin Chan - một người trong nhóm nghiên cứu, cho biết: "Thiết bị trông giống như một vật thể được in 3D thông thường, nhưng có một thông tin vô hình ở bên trong và bạn có thể đọc được nó bằng cách sử dụng điện thoại thông minh”.

Chúng ta có thể làm được điều này bởi vì mỗi chiếc điện thoại thông minh đều có từ kế đi kèm – thiết bị này giúp chúng xác định những địa điểm trên thế giới dựa vào từ trường của Trái Đất. Và bộ cảm biến tương tự được làm từ sắt và nhựa có thể phát hiện ra các hệ nhị phân giống như smartphone.

Hiện nay, các thiết bị in 3D này vẫn còn thô sơ và chưa sẵn sàng để ra mắt công chúng, nhưng trong tương lai chúng có thể được áp dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Trong nhà của chúng ta có rất nhiều thiết bị đang “tranh giành” nhau để kết nối với Wi-Fi cũng như nguồn điện, và phát minh mới này sẽ cung cấp một cách tiếp cận đơn giản để các thiết bị đó có thể dễ dàng kết nối với nhau cũng như kết nối với web.

“Nghiên cứu là một phần trong kế hoạch dài hạn của chúng tôi trong việc tạo ra nhiều thiết bị từ nền tảng IoT. Từ đó, thông tin có thể được chuyển đi liền một mạch ở bất kì nơi nào và bất cứ lúc nào", các nhà khoa học cho biết. Nhóm nghiên cứu đã trình bày công trình của mình tại Hội nghị và Triển lãm SIGGRAPH ở Châu Á vừa qua.