Một nhóm các kỹ sư và nhà khoa học tại Caltech và ETH Zurich đã tạo ra loại da nhân tạo có khả năng phát hiện những thay đổi nhiệt độ bằng cách sử dụng một cơ chế tương tự như các cơ quan của rắn hố (pit viper) cho phép rắn cảm nhận được con mồi.
Một nhóm các kỹ sư và nhà khoa học tại Caltech và ETH Zurich đã tạo ra loại da nhân tạo có khả năng phát hiện những thay đổi nhiệt độ bằng cách sử dụng một cơ chế tương tự như các cơ quan của rắn hố (pit viper) cho phép rắn cảm nhận được con mồi.
 |
Da nhân tạo có thể được ghép vào các chi giả để khôi phục khả năng cảm biến nhiệt độ cho người khuyết tật. Nó cũng có thể dùng cho băng cấp cứu để cảnh báo các chuyên gia sức khỏe về sự gia tăng nhiệt độ, một dấu hiệu nhiễm trùng vết thương.
Nhóm nghiên cứu do Chiara Daraio ở Caltech dẫn đầu đã tạo ra vật liệu thể hiện phản ứng điện trước những thay đổi nhiệt độ trong phòng thí nghiệm. Thành phần này chịu trách nhiệm về độ nhạy nhiệt là pectin, một phân tử chuỗi dài có trong thành tế bào thực vật.
Daraio - GS kỹ thuật cơ khí và vật lý ứng dụng tại Ban Kỹ thuật và Khoa học ứng dụng cho rằng: Pectin được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm như một chất tạo keo đông; đó là những gì bạn sử dụng để làm mứt. Vì vậy, nguyên liệu này dễ dàng có được và cũng rất rẻ.
Nhóm nghiên cứu chuyển sự chú ý sang pectin và cuối cùng đã tạo ra một màng dẻo mỏng, trong suốt gồm pectin và nước, có thể dày ít nhất là 20 micromet (tương đương với đường kính của một sợi tóc người). Các phân tử pectin trong màng có cấu trúc sợi kép liên kết yếu chứa các ion canxi. Khi nhiệt độ tăng, các liên kết này bị phát vỡ và các sợi kép "giải nén", giải phóng ion canxi tích điện dương.
Nồng độ của các ion canxi tự do hoặc sự gia tăng tính di động của chúng (có thể là cả hai theo suy đoán của các nhà nghiên cứu) đã làm giảm điện trở của toàn bộ vật liệu, có thể được phát hiện bằng đa dụng kế kết nối với điện cực gắn trong màng.
Màng cảm biến nhiệt độ bằng một cơ chế tương tự nhưng không hoàn toàn giống như ở các cơ quan của rắn hố, cho phép rắn cảm nhận con mồi ấm áp trong bóng tối bằng cách phát hiện nhiệt bức xạ. Trong các cơ quan đó, các kênh ion trong màng tế bào của các sợi thần kinh cảm giác mở rộng khi nhiệt độ tăng. Sự giãn nở này cho phép các ion canxi chảy qua, tạo ra xung điện.
Da điện tử hiện nay có thể cảm nhận những thay đổi nhiệt độ thấp hơn mức dao động từ 1/10 của 1oC đến 5oC. Nó có thể cảm nhận được những thay đổi có cường độ nhỏ hơn và có khả năng phản ứng cao gấp 2 lần so với các loại da điện tử khác ở phạm vi nhiệt độ 45oC.
Cho đến nay, loại da mới có khả năng phát hiện những thay đổi rất nhỏ trong phạm vi nhiệt độ khoảng từ 5oC - 50oC, hữu ích cho rô bốt và các ứng dụng y sinh. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu mong muốn tăng lên mức 90oC. Điều này sẽ làm cho các cảm biến pectin trở nên có ích cho các ứng dụng công nghiệp như các cảm biến nhiệt trong thiết bị điện tử tiêu dùng hoặc da rô bốt để tăng các tương tác giữa người và máy. Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu sẽ cần phải thay đổi quy trình chế tạo vật liệu hiện nay vì quy trình này dẫn đến sự xuất hiện của nước có xu hướng sủi bọt hoặc bay hơi ở nhiệt độ cao.
Theo khoahocvacongnghevietnam
