Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Vải thay thế pin dùng cho các thiết bị mang theo người (22/11/2018)

Một yếu tố chính cản trở sự phát triển của cảm biến sinh học đeo trên người để theo dõi sức khỏe là thiếu nguồn cung cấp năng lượng kéo dài. Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Massachusetts Amherst do nhà hóa học vật liệu Trisha L. Andrew dẫn đầu, đã đưa ra phương pháp thiết lập hệ thống tích trữ điện tích dễ tích hợp vào quần áo để "thêu nên một mẫu hình tích trữ điện tích trên mọi loại hàng may mặc".

Các nhà nghiên cứu trường đại học UMass Amherst dẫn đầu bởi nhà hóa học vật liệu Trisha L. Andrew cho biết họ đã phát triển một phương pháp để tạo ra một hệ thống tích trữ điện tích dễ dàng tích hợp vào quần áo để "thêu mẫu lưu trữ vào bất kỳ hàng may mặc nào". Hình ảnh: UMass Amherst/Trisha Andrew.

Như Andrew giải thích, "Pin hoặc các loại thiết bị tích trữ điện tích khác vẫn là những thành phần hạn chế hầu hết các công nghệ di động, mang theo người và linh hoạt. Các thiết bị có xu hướng quá cồng kềnh, nặng và không linh hoạt".

Phương pháp mới sử dụng siêu tụ điện siêu nhỏ và kết hợp sợi dẫn điện được phủ hơi nước với màng polyme, cùng với kỹ thuật may đặc biệt để tạo ra một mạng lưới linh hoạt gồm các điện cực thẳng hàng trên mặt trái của vải. Kết quả là thiết bị ở trạng thái rắn có khả năng tích trữ điện tích ở mức cao do kích thước của nó và các đặc tính khác cho phép cấp điện cho cảm biến sinh học mang theo người. Dù các nhà nghiên cứu đã thu nhỏ đáng kể kích thước nhiều linh kiện của mạch điện tử, nhưng đến nay vẫn không thể dùng cho các thiết bị lưu trữ điện tích. 

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng siêu tụ điện là ứng viên lý tưởng cho vi mạch lưu trữ điện tích mang theo người vì chúng có mật độ năng lượng vốn dĩ cao hơn pin.Tuy nhiên, việc kết hợp các vật liệu hoạt tính điện hóa có độ dẫn điện cao và khả năng vận chuyển ion nhanh vào vải là thách thức. Các nhà khoa học cho rằng quá trình phủ hơi nước tạo ra màng polyme dẫn điện trên các sợi xoắn mật độ cao, có thể dễ dàng phồng lên nhờ có các ion điện phân và duy trì dung lượng lưu trữ điện tích ở mức cao khi so sánh với nghiên cứu trước đây về sợi nhuộm hoặc sợi ép.

Các nhà nghiên cứu vải dệt có xu hướng không sử dụng phương pháp lắng đọng hơi do khó khăn kỹ thuật và chi phí cao, nhưng gần đây, nghiên cứu đã chỉ ra rằng công nghệ này có thể được mở rộng quy mô và duy trì hiệu quả chi phí. 

Nhóm nghiên cứu đã phối hợp với các cộng sự khác để kết hợp các tấm tích trữ điện tích mới được thêu với cảm biến vải điện tử và bộ vi xử lý công suất thấp để cho ra đời các sản phẩm may mặc thông minh theo dõi dáng đi và chuyển động khớp của một người trong ngày.

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

Cập nhật: 19/11/2018