Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) phát triển công nghệ tạo ra các cảm ứng linh hoạt

Tiến sĩ Dr Hyunjung Yi thuộc Viện Bán dẫn sử dụng silicon sau xử lý và nhóm nghiên cứu của mình đã phát triển một công nghệ in chuyển sử dụng mực hydrogel và nano để dễ dàng tạo ra các cảm biến hiệu suất cao linh hoạt với các hình dạng và cấu trúc đa dạng.

Tiến sĩ Yi cho biết: “Kết quả của nghiên cứu này là phương pháp mới và dễ dàng tạo ra cảm biến hiệu xuất cao và linh hoạt trên bề mặt có các đặc điểm và cấu trúc đa dạng”.

“Chúng tôi mong muốn nghiên cứu này sẽ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi ứng dụng vật liệu hiệu suất cao có tính linh hoạt/phi truyền thống, bao gồm chăm sóc sức khỏe kỹ thuật số, giao diện người-máy thông minh, kỹ thuật ý tế, và vật liệu điện thế hệ mới”

Sự tăng lên nhanh chóng về nhu cầu của các sản phẩm đeo được như: đồng hồ thông minh, đai tập thể hình. Do nhu cầu ngày càng mở rộng về sản phẩm, từ sản phẩm mặc được (như quần áo) đến các sản phẩm gắn trực tiếp trên da nên đòi hỏi công nghệ tạo ra các sản phẩm cảm biến hiệu suất cao trên bề mặt đa dạng về hình dáng và kiểu cách cũng tăng lên.

In chuyển: được thực hiện tương tự như dán hình xăm. Đó là cách dán mặt có hình xăm lên da, sau đó loại bỏ phần giấy phía sau hình xăm và hình xăm sẽ ở lại trên da, quy trình này là tạo ra một cấu trúc trên một bề mặt và sau đó chuyển cấu trúc đó sang một bề mặt khác.

Hydrogel: có cấu trúc mạng polymer hydrophilic 3 chiều có khả năng hấp thụ lượng lớn nước

In chuyển (điện): Một quy trình sản xuất các sản phẩm bằng điện trong đó các điện cực được in trên khuôn chuyển và sau đó được chuyển đến chất nền cuối cùng.Xốp: Sự hiện diện của nhiều lỗ nhỏ trên bề mặt hoặc bên trong một chất nền rắn.Mực nano dựa trên dung dịch nước: Một loại mực trong đó vật liệu kỵ nước được phân tán trong nước sử dụng chất có hoạt tính bề mặt.

Ưu điểm đáng chú ý nhất của quy trình này là tránh được phần lớn những khó khăn của việc tạo ra các sản phẩm trực tiếp trên các chất nền nhạy cảm với nhiệt và/hoặc chất hóa học, đó là lý do tại sao in chuyển được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm có tính linh hoạt. Mặt khác, nhược điểm chính của các quy trình in chuyển hiện tại là chúng thường chỉ có thể được sử dụng cho các chất nền có bề mặt phẳng.

Tận dụng tính chất xốp và ưa nước của hydrogel, nhóm nghiên cứu của KIST đã in phun một loại mực nano dựa trên dung dịch nướclên một lớp hydrogel (được cứng hóa trên bề mặt địa hình). chất có hoạt tính bề mặt và nước trong mực nano truyền nhanh qua cấu trúc xốp của hydrogel, chỉ để lại vật liệu nano kỵ nước (các hạt có chiều dài lớn hơn đường kính của các lỗ trong hydrogel) còn lại trên bề mặt, cho phép tạo ra mẫu điện cực mong muốn.

In chuyển điện cực sử dụng mực hydrogel and nano

Lượng mực nano được sử dụng cho quy trình in này rất nhỏ, cho phép hình thành các điện cực nhanh chóng. Hơn nữa, hiệu suất điện của các điện cực là vượt trội, do mức độ tinh khiết và tính đồng nhất cao của các mạng nano. Ngoài ra, do tính chất kỵ nước của vật liệu nano, nên có sự tương tác cực kỳ thấp giữa nó và hydrogel, cho phép dễ dàng chuyển các điện cực đến các bề mặt có địa hình đa dạng

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu của KIST đã phát triển một công nghệ chuyển mạng nano bằng cách sử dụng phương pháp hóa rắn chất lỏng đàn hồi có thể tạo khuôn lên bề mặt hydrogel, cho phép tạo ra các điện cực linh hoạt ngay cả trên bề mặt gồ ghề. Nhóm nghiên cứu đã chuyển các điện cực nano trực tiếp lên găng tay để tạo ra một cảm biến theo chuyển động của ngón tay. Nó cũng tạo ra một cảm biến về áp lực một cách linh hoạt, hiệu suất cao để đo mạch cổ tay.

https://www.wtin.com/article/2019/july/290719/kist-develops-technology-for-creating-flexible-sensors/

Người dịch: Nguyễn Thị Thu Hằng