Các robot tương lai có thể “nhìn được” khi sử dụng một loại da điện tử mới
Một hình thức mới của máy dò quang học linh hoạt có thể đem đến những robot với lớp da điện tử có khả năng “nhìn thấy” ánh sáng nằm ngoài phạm vi ánh sáng khả kiến của con người.
Một nhóm nghiên cứu gồm các kỹ sư trường đại học Glasgow đã phát triển một kỹ thuật đột phá, bao gồm một phương pháp in các bán dẫn ở cấp độ vi mô được làm từ gali(III) arsenide hay gali arsenua, thành một bề mặt nhựa linh hoạt, cơ động.
Vật liệu của họ có khả năng thể hiện tương đương với các mày dò quang học tốt nhất có trên thị trường và có khả năng chịu đựng được hàng trăm lượt cuộn và uốn.
Trong bài báo xuất bản trên tạp chí Advanced Materials Technologies, các nhà nghiên cứu đã phác thảo ra cách họ phát triển công nghệ cho phép lớp da này dò ánh sáng thuộc một phổ điện từ rất rộng 1.
Nó được xây dựng dựa trên nhiều nghiên cứu trước đây của nhóm nghiên cứu, trong đó họ đã phát triển một phương pháp in trực tiếp hệ mạch điện silicon lên bề mặt nhựa mềm dẻo, linh hoạt, cho phép tạo ra các loại thiết bị điện tử hiệu suất cao có thể uốn được.
Gali arsenua thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử để tạo ra các thiết bị điện tử hiệu suất cao. Tuy nhiên, chủ yếu chúng được tạo ra trên các bề mặt cứng. Và nhóm nghiên cứu ở Glasgow là một trong những nhóm đầu tiên đang tìm cách sử dụng gali arsenua trên một thành phần linh hoạt, mềm dẻo.
Họ đã áp dụng hệ in cuộn của mình vào in thiết bị điện tử gali arsenua trên bề mặt linh hoạt bằng việc sử dụng một dãy các dây có đường kính 15 micro mét.
Điều này cho phép họ tạo ra một dạng mới máy dò quang học linh hoạt cực nhạy với ánh sáng từ phạm vi cực tím thông qua phần phổ khả kiến đến hồng ngoại – tất cả hoạt động này chỉ dùng đến một mức độ năng lượng cực thấp.
Hệ này có khả năng phản hồi ánh sáng siêu nhanh, mất chỉ 2,5 mili giây để đo lường ánh sáng và 8 mili giây để phản hồi – một hiệu suất tốt tương đương với một máy dò quang thông thường hiện có trên thị trường.
Để thử nghiệm độ bền của hệ, họ tập trung vào vật liệu với một loạt thử nghiệm hết sức chặt chẽ và khắt khe trên một cái máy được thiết kế để cuộn và xoắn nó hàng trăm lần. Sau 500 vòng như vậy, vật liệu này vẫn không hề mất đi tính năng của mình.
Giáo sư Ravinder Dahiya của trường Kỹ thuật James Watt của Đại học Glasgow dẫn dắt nhóm nghiên cứu Thiết bị điện tử cuộn và các công nghệ cảm biến (BEST) phát triển loại da điện tử này. Ông nói “Chúng tôi đã làm việc nhiều năm để cải tiến năng lực của các thiết bị điện tử có độ linh hoạt cao. Chúng tôi đã tìm thấy những cách mới để in trực tiếp các thiết bị điện tử trên các bề mặt linh hoạt, xây dựng các lớp da điện tử có năng lực cảm nhận được “cái đâu” và phát triển các thiết bị điện tử có thể cuộn lại và được cấp điện từ những giọt mồ hôi của con người”.
“Sự phát triển mới nhất mà chúng tôi đạt được là việc lần đầu tiên chúng tôi có thể in gali arsenua lên các bề mặt linh hoạt, góp phần mở ra những hướng đi mới cho nghiên cứu của chúng tôi”.
“Trong tương lai, dạng vật liệu nhạy ánh sáng và linh hoạt này có thể dẫn đến nhiều năng lực mới cho các robot. Các cánh tay cơ học được sử dụng trong sản xuất ở môi trường nhạy sáng, ví dụ như vậy, có thể có năng lực dò được sự thay đổi của điều kiện môi trường và sự an toàn hay hiệu quả của công việc khi đối mặt với rủi ro. Các máy dò quang phổ rộng và linh hoạt có thể được sử dụng trong một phạm vi rộng của các công nghệ truyền thông không dây, nơi có sự lan truyền nhanh và tốc độ phản hồi cao”.
Ayoub Zumeit và Abhishek Dahiya của nhóm nghiên cứu BEST là đồng tác giả của nghiên cứu cũng cho biết thêm “Nếu có thể thì vật liệu này có thể hữu dụng với việc phát triển thiết bị mang theo người dành cho con người để gián sát sự phơi nhiễm tia cực tím trong những ngày nắng gay gắt và đem lại sự cảnh báo khi họ đứng trước nguy cơ rủi ro với sức khỏe vì làm việc dưới nắng trong thời gian đủ lâu”.
Thanh Phương tổng hơp
Nguồn: https://techxplore.com/news/2022-07-future-robots-electronic-skin.html
————————–
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202200772
