Cảm biến giống da giúp phát triển AISkin

Một nhóm nhà nghiên cứu từ Đại học Toronto đã phát triển cảm biến siêu dẻo, trong suốt và tự cấp năng lượng sẽ giúp phát triển da ionic nhân tạo. Cảm biến này có thể ghi lại các cảm giác phức tạp của da người, điều mà trước đây là một rào cản lớn trong việc phát triển da nhân tạo giống như thật.

Công nghệ mới này được gọi là AISkin, và các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ mới này sẽ quan trọng trong lĩnh vực điện tử đeo, chăm sóc sức khỏe cá nhân và robot.

Phòng thí nghiệm của Giáo sư Xinyu Liu đang làm việc trên các lĩnh vực đột phá của da ionic và robot mềm.

“Vì nó là hydrogel, nên nó rẻ và tương thích sinh học – bạn có thể đặt nó trên da mà không có bất kỳ tác dụng phụ nào. Nó cũng rất dính và không bị rơi ra, vì vậy có rất nhiều ứng dụng cho vật liệu này,” theo Giáo sư Liu.

AISkin là một vật liệu dính và bao gồm hai tấm chất liệu dẻo có điện tích trái chiều. Những chất liệu này được gọi là hydrogel. Các nhà nghiên cứu chồng lên nhau các ion âm và dương để tạo ra một “nút cảm biến” trên bề mặt của gel.

Nút cảm biến hoạt động khi AISkin bị căng, độ ẩm hoặc thay đổi nhiệt độ, gây ra sự di chuyển của ion được kiểm soát trên nó. Những tín hiệu này có thể được đo lường dưới dạng tín hiệu điện như điện áp hoặc dòng điện.

“Nếu bạn nhìn vào da người, cách chúng ta cảm nhận nhiệt hoặc áp suất, các tế bào thần kinh của chúng ta truyền tải thông tin thông qua ion – thực sự không khác gì so với da nhân tạo của chúng tôi,” theo Liu.

AISkin vừa cứng vừa dẻo.

Binbin Ying là một ứng viên tiến sĩ đến từ Đại học McGill, và anh đang dẫn đầu dự án trong phòng thí nghiệm của Liu.

Theo Ying, “Da người của chúng ta có thể giãn khoảng 50%, nhưng AISkin của chúng tôi có thể giãn lên đến 400% chiều dài của nó mà không bị vỡ.”

Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của mình trên Materials Horizons.

AISkin mới này có thể dẫn đến sự phát triển của các công nghệ như Fitbit giống da có thể đo nhiều tham số của cơ thể. Các công nghệ khác bao gồm một bàn cảm ứng dính có thể dính vào bề mặt của tay bạn.

“Nó có thể hoạt động cho các vận động viên muốn đo lường độ nghiêm khắc của việc đào tạo, hoặc nó có thể là một bàn cảm ứng đeo để chơi game,” theo Liu.

Công nghệ này cũng có thể đo lường tiến độ trong việc phục hồi cơ bắp.

“Nếu bạn đặt vật liệu này trên găng tay của một bệnh nhân đang phục hồi tay, các nhân viên y tế sẽ có thể theo dõi các chuyển động của ngón tay,” theo Liu.

Công nghệ này cũng có thể đóng vai trò trong lĩnh vực robot mềm, hoặc robot dẻo làm từ polymer. Một trong những ứng dụng có thể là với các gripper robot mềm xử lý các vật thể dễ vỡ trong nhà máy.

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng AISkin sẽ được tích hợp vào robot mềm để đo lường dữ liệu, chẳng hạn như nhiệt độ của thực phẩm hoặc áp suất cần thiết để xử lý các vật thể nhất định.

Phòng thí nghiệm sẽ hiện đang làm việc trên việc phát triển AISkin và giảm kích thước của các cảm biến. Các khả năng cảm biến sinh học sẽ được thêm vào vật liệu, cho phép nó đo lường các phân tử sinh học trong các chất lỏng của cơ thể.

“Nếu chúng ta phát triển nghiên cứu này hơn nữa, điều này có thể là thứ mà chúng ta có thể đeo như một ‘băng keo thông minh,'” theo Liu. “Việc chữa lành vết thương đòi hỏi sự thông thoáng, cân bằng độ ẩm – da ionic cảm giác như bước tiếp theo tự nhiên.”