Trong nhiều thập kỷ qua, các kỹ sư điện tử đã tạo ra các thiết bị có hình dạng khác nhau và thiết kế ngày càng tinh vi. Điều này bao gồm các thiết bị điện tử có thể tự gập lại, chẳng hạn như điện thoại có thể gập lại, cùng với nhiều thiết bị có thể nén khác.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Ajou và các viện nghiên cứu khác ở Hàn Quốc gần đây đã giới thiệu một thiết kế mới để phát triển các thiết bị điện tử có thể phục hồi sau va đập, hay nói cách khác, các thiết bị điện tử có thể khôi phục lại hình dạng ban đầu sau khi bị vò nát hoặc nén lên để giảm kích thước. Thiết kế này, được phác thảo trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Electronics , lấy cảm hứng từ cơ chế cho phép bướm mở rộng đôi cánh khi rời khỏi kén.
Seungyong Han, đồng tác giả của bài báo, nói với Tech Xplore: “Thiên nhiên rất phong phú với các loài thực vật và động vật khác nhau, mỗi loài đều tồn tại nhờ thích nghi và phát triển trong môi trường khắc nghiệt”. "Cá nhân tôi luôn nghĩ rằng bằng cách quan sát chặt chẽ những hiện tượng này, chúng ta có thể tìm ra manh mối để giải quyết nhiều vấn đề khác nhau trong xã hội hiện đại. Ngoài ra, bằng cách tiếp cận vấn đề này từ góc độ kỹ thuật, tôi tin rằng chúng ta có thể đạt được những kết quả có thể cải thiện cuộc sống hàng ngày của mọi người. "
Trước khi một con bướm được sinh ra, đôi cánh của nó được gấp lại và co lại trong một cái kén. Điều đáng chú ý là bên trong kén, cánh được làm ướt bằng chất lỏng sinh học, giúp chúng không bị hư hại khi còn bị vò nát. Khi một con bướm chui ra khỏi kén, chất lỏng sẽ bay hơi, cho phép nó từ từ mở rộng đôi cánh, dẫn đến các nếp nhăn mà chúng bộc lộ khi gấp lại biến mất.
Han và các đồng nghiệp của ông bắt đầu tạo ra một thiết kế điện tử lấy cảm hứng từ cơ chế mở cánh tự nhiên này. Để làm được điều này, trước tiên họ tạo ra một loại vật liệu composite có độ cứng thay đổi.
Độ cứng và độ mềm của vật liệu này có thể được kiểm soát mà không cần thêm chất. Điều này hứa hẹn cho sự phát triển các thiết bị điện tử linh hoạt và chắc chắn, không có nếp nhăn, ngay cả sau khi chúng bị nhàu nát.
Han giải thích: “Các thiết bị điện tử có thể phục hồi sau khi vò nát của chúng tôi được thiết kế để mô phỏng các đặc tính vượt trội của cánh bướm, có thể bị vò nát trong một con nhộng và sau đó trở nên mịn màng và hoạt động bình thường”. "Thiết kế cơ bản cốt lõi của chúng tích hợp các dây nano bạc, một loại polymer nhớ hình dạng (SMP) và một chất đàn hồi. Các dây nano bạc không chỉ dẫn điện mà còn hoạt động như các bộ phận cảm biến cơ học. Chúng giúp thay đổi pha của SMP thông qua quá trình gia nhiệt Joule, tức là một quá trình làm nóng vật liệu bằng dòng điện."
Thiết kế do nhóm nghiên cứu này đề xuất hoạt động như sau: khi một thiết bị điện tử bị nhàu nát, SMP (một vật liệu dẻo) chứa trong đó cho phép nó gập lại mà không gây ra hư hỏng vĩnh viễn. Nếu nhiệt được truyền vào vật liệu này thông qua một loạt dây nano bạc, nó sẽ biến đổi và trở nên cứng.
Han cho biết: “Sự thay đổi này giúp các thiết bị điện tử mở ra và lấy lại hình dạng phẳng ban đầu mà không có bất kỳ nếp nhăn hay hư hỏng vĩnh viễn nào”. "Các thiết bị được tạo ra bằng thiết kế của chúng tôi có thể chịu được việc bị vò nát và mở ra nhiều lần mà không bị mất chức năng. Thiết kế của chúng tôi cũng mang lại hiệu quả đóng gói cao, cho phép các thiết bị được nén vào những không gian rất nhỏ (như viên nang 1 ml) rồi mở rộng trở lại trạng thái ban đầu kích cỡ."
Thiết kế độc đáo do Han và các đồng nghiệp giới thiệu có một số đặc điểm thuận lợi. Thứ nhất, nó cho phép người dùng dễ dàng điều chỉnh độ cứng của thiết bị tùy theo nhu cầu của họ.
Han cho biết: “Sau khi bị vò nát, các thiết bị có thể trở lại hình dạng và chức năng ban đầu, một đặc tính lấy cảm hứng từ thiên nhiên”.
Để chứng minh thiết kế của mình, các nhà nghiên cứu cho đến nay đã sử dụng nó để tạo ra màn hình cảm ứng 7 cm x 7 cm. Họ đã chứng minh rằng màn hình này có thể được vò nát thành một viên nang nhỏ và sau đó mở ra, trở thành một bề mặt nhẵn và phẳng có thể phát hiện cảm ứng.
Han cho biết: “Về bản chất, thiết bị điện tử có thể phục hồi sau va đập của chúng tôi kết hợp khả năng phục hồi của hệ thống tự nhiên với độ chính xác của công nghệ hiện đại, mang đến một cách tiếp cận mới để thiết kế các thiết bị điện tử linh hoạt và bền bỉ”. “Ngày nay, mọi người đang quen với các thiết bị điện tử có thể uốn cong hoặc gập lại (ví dụ: điện thoại có thể gập lại) và dự kiến mối quan tâm đến các thiết bị điện tử có thể thay đổi hình dạng có thể tùy chỉnh sẽ tăng lên trong tương lai.”
Hầu hết các thiết bị thay đổi hình dạng được phát triển trước đây đều dựa trên cấu trúc có thể gập lại, gập ở những vị trí chính xác và bằng cách lặp lại các chuyển động tương tự. Theo thời gian, các thiết bị này có thể xuống cấp, chẳng hạn như tạo ra các nếp nhăn, nếp gấp hoặc hư hỏng cấu trúc ở những vị trí chúng tự gập lại.
Han cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi có thể giải quyết những vấn đề này, do đó có khả năng đóng góp trực tiếp vào việc phát triển các thiết bị điện tử có thể thay đổi hình dạng có thể tùy chỉnh”. "Các thiết bị điện tử mà chúng tôi phát triển cũng có thể được áp dụng cho bảng cảm ứng hoặc màn hình. Chúng có thể đặc biệt hữu ích trong công nghệ thiết bị đeo và robot vì khả năng thay đổi hình dạng và tính chất linh hoạt của chúng, khiến chúng phù hợp với mọi lĩnh vực cần tương tác với thiết bị. cơ thể con người."
Thiết kế điện tử có thể phục hồi sau va đập do Han và các đồng nghiệp của ông nghĩ ra có thể tỏ ra có giá trị cho nhiều ứng dụng. Ngoài việc hỗ trợ phát triển robot thay đổi hình dạng, thiết bị điện tử đeo được và màn hình nén, nó còn có thể được sử dụng để tạo ra vật liệu tự phục hồi cho các ứng dụng y tế và kỹ thuật tiên tiến.
Han cho biết: “Một điểm quan trọng cần lưu ý là vật liệu tự phục hồi vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu”. "Có rất nhiều cơ hội trong quá trình tìm kiếm những vật liệu được phát triển này có thể được áp dụng ở đâu và cho mục đích gì. Sự khác biệt giữa thiết bị điện tử tự phục hồi của chúng tôi và các vật liệu tự phục hồi hiện có là trong khi các vật liệu trước đây tập trung vào việc khôi phục hình dạng ban đầu, chúng tôi các thiết bị điện tử tự phục hồi tập trung vào việc 'thay đổi hình dạng' có thể tùy chỉnh và duy trì chức năng cũng như khả năng thích ứng sau khi biến đổi."
Han và các đồng nghiệp của ông hiện đang cố gắng sử dụng thiết kế của họ để tạo ra nhiều loại thiết bị điện tử khác nhau mà sau đó có thể được thương mại hóa. Họ hiện đang nghiên cứu một màn hình tích hợp lớp phát sáng và bảng cảm ứng, có thể được làm nhàu và giảm kích thước mà không tạo thành bất kỳ nếp nhăn nào hoặc ảnh hưởng đến khả năng của nó. Tính năng thuận lợi nhất của màn hình này là người dùng có thể nhanh chóng gấp lại và cất giữ trong những không gian nhỏ, sau đó mở ra khi muốn sử dụng.
Han cho biết thêm: “Với sự phát triển của PLED, hay điốt dựa trên polymer, chúng tôi đang tập trung vào việc tạo ra màn hình có thể thay đổi hình dạng một cách linh hoạt bằng cách kết hợp công nghệ này với công nghệ của chúng tôi”. "Xem xét sự phát triển liên tục của điện thoại có thể gập lại của các tập đoàn toàn cầu khác nhau, chúng tôi cũng đang dự tính phát triển hơn nữa công nghệ của mình để giúp công nghệ này có thể áp dụng cho nhiều mô-đun cần thiết trong các thiết bị này. Điều này sẽ mang lại sự tiện lợi thiết thực trong cuộc sống hàng ngày, phù hợp với nhu cầu ngày càng phát triển của thời đại hiện đại." thiết bị điện tử."
