Các nhà khoa học vừa chế tạo thành công loại vật liệu có khả năng cảm nhận áp lực như da người. AFP cho biết, Ali Javey, một giáo sư khoa học máy tính của Đại học California tại Mỹ, cùng các đồng nghiệp tìm ra cách chế tạo da điện tử . Nó bao gồm mạng lưới sợi nano được tạo nên từ gecmani (Ge) và si...
Các nhà khoa học vừa chế tạo thành công loại vật liệu có khả năng cảm nhận áp lực như da người.
AFP cho biết, Ali Javey, một giáo sư khoa học máy tính của Đại học California tại Mỹ, cùng các đồng nghiệp tìm ra cách chế tạo da điện tử. Nó bao gồm mạng lưới sợi nano được tạo nên từ gecmani (Ge) và silicon (Si). Mạng lưới sợi nano cuộn quanh một màng polyimide có độ dính cao. Các transitor kích cỡ nano được đặt lên phía trên mạng lưới sợi. Một lớp cao su có tính đàn hồi cao và nhạy cảm với áp lực nằm trên cùng.
Phiên bản mẫu của da điện tử có kích thước 49 cm2. Thử nghiệm cho thấy nó có thể phát hiện áp lực từ 0 tới 15 kilopascal – tương đương với lực trong các hoạt động hàng ngày của con người như đánh chữ trên máy tính, cầm cốc.
Nghiên cứu của Đại học California được công bố trên tạp chí Nature Materials của Anh.
Phiên bản da điện tử đầu tiên của Đại học California tại Mỹ có thể phát hiện áp lực từ 0 tới 15 kilopascal. (Ảnh: AFP).
Giáo sư Zhenan Bao của Đại học Stanford – hiện được coi là một trong những nữ chuyên gia hóa học hàng đầu tại Mỹ - cũng chế tạo được da điện tử nhờ một kỹ thuật khác. Bà dùng một tấm màng cao su có đặc tính thay đổi độ dày theo áp lực. Những tụ điện được cấy vào trong màng cao su để đo sự biến đổi của áp lực. Điểm yếu của da điện tử do Bao chế tạo là nó không giãn.
“Tốc độ đáp ứng của da điện tử này đối với áp lực tương đương với da người, tức là chỉ trong vòng vài phần nghìn của giây. Đặc tính đó cho phép da điện tử cảm nhận được áp lực ngay tức thì”, Bao nói với AFP.
John Boland, một chuyên gia về công nghệ nano của Đại học Trinity, Ireland, bình luận rằng hai phát minh nói trên là bước tiến quan trọng trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Trong nỗ lực tìm kiếm những thiết bị điện tử có khả năng thay thế 5 giác quan của người, giới khoa học đã chế tạo được mắt điện tử và tai điện tử. Mũi điện tử, lưỡi điện tử và da điện tử vẫn chưa được phát minh. Nhiều nhà khoa học nhận định da điện tử là thách thức lớn nhất.
Các robot ngày nay đảm nhận được rất nhiều việc khó, song vì không có khả năng cảm nhận áp lực như người nên chúng không thể thực hiện nhiều việc cần thiết cho cuộc sống hàng ngày của người như lật trang báo, cầm cốc thủy tinh, xếp đĩa. Những người mất chân, tay có thể sử dụng chi giả, song những chi đó không thể cảm nhận được áp lực như chi thật. Sự ra đời của da điện tử có thể chấm dứt những vấn đề này, dẫn tới sự ra đời của thế hệ robot và chi giả có lớp da tinh vi như da người.
Các nhà khoa học vừa chế tạo thành công một loại vật liệu có khả năng cảm nhận áp lực, mở ra hướng phát triển mới cho robot và chi giả trong tương lai. Công trình này được thực hiện bởi Ali Javey, giáo sư khoa học máy tính của Đại học California tại Mỹ, cùng các đồng nghiệp. Họ gọi sản phẩm thử nghiệm là da điện tử, bởi vật liệu này mô phỏng một chức năng quan trọng của da người là nhận biết lực tác động.
Da điện tử của nhóm nghiên cứu được cấu tạo từ mạng lưới sợi nano, hình thành bằng gecmani, ký hiệu Ge, và silicon, ký hiệu Si. Mạng lưới sợi nano được cuộn quanh một màng polyimide có độ dính cao, tạo thành nền đỡ cho toàn bộ cấu trúc cảm biến. Phía trên mạng lưới này, các transistor kích cỡ nano được bố trí, còn lớp ngoài cùng là cao su đàn hồi cao, nhạy cảm với những thay đổi của áp lực.
Phiên bản mẫu do Đại học California chế tạo có diện tích 49 cm2, đủ lớn để các nhà nghiên cứu tiến hành nhiều thử nghiệm thực tế. Kết quả cho thấy vật liệu có thể phát hiện áp lực trong khoảng từ 0 tới 15 kilopascal, tương đương lực thường xuất hiện trong sinh hoạt hàng ngày. Những hoạt động quen thuộc như đánh chữ trên máy tính hoặc cầm một chiếc cốc đều tạo ra mức áp lực nằm trong khoảng mà da điện tử nhận biết được.
Khả năng nhận biết này đặc biệt quan trọng vì nhiều vật thể trong đời sống đòi hỏi lực cầm vừa đủ, không quá mạnh cũng không quá nhẹ. Một robot cầm cốc thủy tinh cần biết vật đang chịu lực thế nào để tránh làm rơi, bóp vỡ hoặc giữ không đủ chắc. Tương tự, một bàn tay nhân tạo muốn lật trang báo hoặc xếp đĩa cần cảm nhận được tiếp xúc giữa bề mặt chi giả và đồ vật.
Nghiên cứu của Đại học California được công bố trên tạp chí Nature Materials của Anh, thu hút sự chú ý trong lĩnh vực điện tử mềm và trí tuệ nhân tạo. Giáo sư Zhenan Bao thuộc Đại học Stanford, hiện được coi là một trong những nữ chuyên gia hóa học hàng đầu tại Mỹ, cũng chế tạo được một dạng da điện tử bằng kỹ thuật khác. Công trình của bà sử dụng một màng cao su có độ dày thay đổi theo áp lực, bên trong cấy các tụ điện để đo sự biến đổi này.
Da điện tử do Zhenan Bao phát triển có tốc độ phản hồi đối với áp lực tương đương da người, chỉ trong vài phần nghìn của giây. Tốc độ đó cho phép vật liệu nhận biết lực gần như ngay lập tức, một yêu cầu quan trọng đối với robot và các thiết bị hỗ trợ con người. Tuy nhiên, điểm yếu của thiết kế này là màng da điện tử không có khả năng giãn, hạn chế việc sử dụng trên những bề mặt thường xuyên biến dạng.
John Boland, chuyên gia công nghệ nano của Đại học Trinity ở Ireland, nhận định hai phát minh nói trên là bước tiến quan trọng trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Giới khoa học đang tìm kiếm những thiết bị điện tử có thể thay thế hoặc mô phỏng năm giác quan, trong đó mắt điện tử và tai điện tử đã được chế tạo. Mũi điện tử, lưỡi điện tử và da điện tử khi ấy vẫn chưa xuất hiện, khiến cảm nhận áp lực trở thành một bài toán đặc biệt khó.
Robot hiện đại có thể đảm nhận nhiều công việc phức tạp, nhưng thiếu cảm giác về lực nên vẫn gặp trở ngại trong những thao tác tưởng như đơn giản. Người mất chân hoặc tay có thể sử dụng chi giả, song các bộ phận này chưa truyền lại được cảm giác áp lực giống như chi thật. Nếu da điện tử tiếp tục được cải thiện, robot và chi giả có thể sở hữu lớp da tinh vi hơn, cảm nhận đồ vật chính xác hơn, hỗ trợ đời sống con người hiệu quả hơn.
