Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Miếng dán điện tử thúc đẩy phát triển Internet kết nối vạn vật (02/08/2018)

Hàng tỷ đồ vật khác nhau từ điện thoại thông minh và đồng hồ đến các tòa nhà, linh kiện máy móc và thiết bị y tế đã trở thành cảm biến không dây trong môi trường của chúng, mở rộng mạng lưới Internet kết nối vạn vật.

Khi xã hội hướng tới kết nối Internet tất cả các đồ vật, ngay cả đồ nội thất và vật tư văn phòng, thì công nghệ cho phép các đồ vật này truyền thông và cảm biến lẫn nhau sẽ cần được mở rộng quy mô.

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Purdue và Đại học Virginia đã đưa ra một phương pháp mới để chế tạo các mạch điện tử nhỏ, màng mỏng có thể bóc từ bề mặt. Kỹ thuật này không chỉ loại bỏ một số khâu sản xuất và các chi phí liên quan, mà còn cho phép bất kỳ đối tượng nào cảm nhận được môi trường của nó hoặc được kiểm soát thông qua sử dụng nhãn dán công nghệ cao. Cuối cùng, các nhãn dán điện tử cũng có thể tạo thuận lợi cho truyền thông không dây và được chứng minh có khả năng sử dụng cho nhiều đồ vật khác nhau. Nghiên cứu dã được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia.

Chi Hwan Lee, giáo sư kỹ thuật y sinh và kỹ thuật cơ khí và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi có thể tùy chỉnh cảm biến, gắn nó vào máy bay không người lái và đưa đến các khu vực nguy hiểm phục vụ nhiều mục đích như phát hiện rò rỉ khí gas”.

Hầu hết các mạch điện tử hiện nay đều được chế tạo riêng trên tấm bán dẫn silic, chất nền phẳng và cứng. Tấm bán dẫn silic sau đó có thể chịu được nhiệt độ cao và phải trải qua quy trình khắc hóa chất để tách mạch điện tử từ tấm bán dẫn. Tuy nhiên, nhiệt độ cao và quá trình khắc làm hỏng tấm bán dẫn silic, buộc quá trình sản xuất phải thay thế tấm bán dẫn hoàn toàn mới.

Kỹ thuật chế tạo mới của GS. Lee được gọi là "in chuyển giao" làm giảm chi phí sản xuất bằng cách sử dụng một tấm bán dẫn đơn để tạo nên gần như vô số các lớp màng mỏng giữ chặt các mạch điện tử. Thay vì sử dụng nhiệt độ cao và hóa chất, màng mỏng có thể được bóc ở nhiệt độ phòng vừa tiết kiệm năng lượng mà lại chỉ cần dùng nước. 

Một lớp kim loại dẻo như niken được đưa vào giữa màng điện tử và tấm bán dẫn silic nên có thể bóc tách trong nước. Sau đó, những thiết bị điện tử màng mỏng này có thể được cắt và dán lên bất cứ bề mặt nào, cung cấp cho đồ vật đó các tính chất điện tử. Ví dụ, khi đặt một trong những miếng dán điện tử trên một chậu hoa, chậu hoa đó sẽ có khả năng cảm nhận những thay đổi nhiệt độ gây ảnh hưởng đến sự phát triển của cây.

Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh được rằng các linh kiện của mạch tích hợp điện tử hoạt động tốt trước và sau khi chúng tạo thành một mảng mỏng được bóc từ tấm bán dẫn silic. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một màng mỏng để bật và tắt màn hình LED.

GS. Lee cho biết: "Chúng tôi đã tối ưu hóa quá trình này để có thể làm sạch các màng điện tử từ các tấm bán dẫn silic mà không gây hỏng hóc”.

Nguồn: N.T.T (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 24/7/2018