'E-skin' siêu mỏng biến tay của bạn thành một thiết bị điện tử

Lần đầu tiên, các nhà khoa học Nhật Bản đã chứng minh một loại thiết bị điện tử ở dưới da siêu mỏng (hoặc e-skin) , làm từ điện tử hữu cơ, mà không bị thoái hóa khi tiếp xúc với không khí. Và điều quan trọng, các nhà nghiên cứu sử dụng các quy trình tương tự như phương pháp phát ra ánh sáng (OLED) hiển thị hữu cơ được sản xuất cho điện thoại thông minh thông thường và TV.

Điện tử hữu cơ, được làm từ polyme dựa trên carbon, hứa hẹn rất lớn cho các thiết bị đeo được vì chúng nhẹ hơn và mềm hơn rất nhiều  so với thiết bị điện tử truyền thống được làm từ các vật liệu vô cơ như silicon và vàng. Nhưng OLED và thiết bị dò ánh sáng hữucơ thường phân hủy trong không khí, vì vậy chúng  thường cần lớp phủ bảo vệ khá dày và việc nàythì làm giảm tính linh hoạt của chúng.

Bây giờ, một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Tokyo đã phát triểnmột phương pháp duy nhất để tạo ra một lớp bảo vệ mà có thể bảo vệ các linh kiệnđiện tử từ không khí, trong khi còn đủ mỏng để giữ sự dẻo dai.

"E-skin có thể được ép trực tiếp trên bề mặt da , chophép chúng tôi thực hiện hóa các chức năng tương tự như da người bằng điện tử",Takao Someya, một giáo sư tại Khoa Điện và Điện tử tại Đại học Tokyo, và là tác giả của một bài báo nói trên thiết bị mới được công bố ngày 15 tháng 4 tại cáctạp chí khoa học tiến bộ .

"Chúng tôi nghĩ rằng việc chức năng hóa này của da cóthể thay thế các điện thoại thông minh trong tương lai," Someya  tiết lộ với Live Science. "Khi bạn mang theo một chiếc iPhone, nó là một thiết bị cồng kềnh. Nhưng nếu bạn chức năng hóalàn da của mình, bạn không cần phải mang theo bất cứ điều gì, và nó dễ dàng để nhận được thông tin ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào."

Các bộ hiển thị điện tử trước đã được làm bằng thủy tinh hoặc vật liệu nhựa, hoặc các chất liệu, nhưng linh hoạt  bị giới hạn bởi độ dày của nó.Nhưng lần này, phiên bản mỏng hơn đã được sản xuất, tuy nhiên, các vật liệu này đã không được ổn định, đủ để chịu đựng trong không khí trong hơn một vài giờ.

Nhóm Someya đã có thể tăng độ bền của các thiết bị để vài ngày bằng cách tạo ra một lớp màng bảo vệ, được gọi là một lớp thụ động, trong đó bao gồm các lớp oxynitride silicon vô cơ và hữu cơ parylene xen kẽ. Bộ phim che chắn cho thiết bị làm hư hại oxy và hơi nước, nhưng là quá mỏng nên toàn bộ thiết bị chỉ là 3 micromet (một phần triệu của một mét) dày và rất linh hoạt,các nhà nghiên cứu cho biết. Để so sánh, một sợi tóc dày khoảng 40 micromet.

Các chất nền mỏng này có thể dễ dàng bị biến dạng bởi các quá trình năng lượng cao cần thiết để sản xuất các siêu mỏng, điện cực trong suốt kết nối các thành phần, Someya nói. Vì vậy, đổi mới thứ hai của nhóm là để tốiưu hóa các quá trình để giảm năng lượng cần thiết để một mức độ mà không làm hỏng các vật liệu siêu mỏng .

Trong tương lai gần, công nghệ này có thể được sử dụng đểtheo dõi sức khỏe của người dân, Someya nói. Để chứng minh tiềm năng của mình,nhóm của ông đã tạo ra một thiết bị được tạo OLED màu đỏ và màu xanh lá cây và một máy dò ánh sáng mà có thể theo dõi nồng độ oxy trong máu của một đối tượngcủa con người khi các e-skin được  ép để ngón tay của người sử dụng băng dính rất linh hoạt.

Các nhà khoa học cũng đã tạo ra cả màn hình kỹ thuật số vàanalog có thể được ép vào da, và tất cả các thiết bị là đủ dẻo để bóp méo và nhàu nát đáp ứng với chuyển động cơ thể, mà không làm mất chức năng của nó.

"Việc sử dụng tiềm năng có thể hiển thị thông tin chocác đặc tính quang học của da", John Rogers, một giáo sư về khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học Illinois, người cũng làm việc về phát triển e-skin nhưng không tham gia vào cuộc nghiên cứu mới cho biết. "Cơ hội cho các nghiên cứu trong tương lai trong bối cảnh này bao gồm sự phát triển của hệ thống cung cấp điện và các đề án không dây thông tin liên lạc và kiểm soát dữ liệu."

Bằng cách sử dụng các vật liệu và quy trình đã được sử dụng trong sản xuất công nghiệp của các màn hình OLED, Someya cho biết công việc của nhóm sẽ có thể chuyển tiếp suôn sẻ để sản xuất quy mô lớn.

Hyunhyub Ko, một giáo sư kỹ thuật hóa học tại Viện Quốc gia Ulsan Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc cũng là người nghiên cứu e-skin, đồng ý rằng phương pháp này cuối cùng có thể được áp dụng để sản xuất các sản phẩm thương mại.

"Sự hình thành [một] siêu mỏng và lớp thụ động hóa linh hoạt là một nhiệm vụ đầy  thách thức," Ko cho biết thêm."Quá trình chế tạo của họ bao gồm các lớp phủ giải pháp và hơi hóa chấtphương pháp lắng đọng, và do đó có thể được nhân rộng cho các sản phẩm thương mại."