Đột phá trong nghiên cứu vải điện tử: Mở đường cho quần áo thông minh

Vải điện tử sẽ có nhiều ứng dụng trong tương lai.

Trong báo cáo mới của mình, một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho biết về một màn hình tương tác bằng vải điện tử linh hoạt, thoáng khí có thể hiển thị bản đồ, tin nhắn văn bản đơn giản và có khả năng sử dụng may quần áo thông minh trong tương lai.

Vượt qua những thách thức của màn hình dệt

Nghiên cứu trước đây đã phát triển các màn hình điện tử mỏng linh hoạt có thể cuộn, gập lại và có thể kéo giãn. Tuy nhiên, những thiết bị điện tử như vậy vẫn chưa được kết hợp thành công vào quần áo. Điều này chứng minh việc thiết kế màn hình dệt vừa bền theo thời gian, vừa dễ lắp ráp trên một diện tích lớn là một thách thức.

“Hàng dệt từ các sợi, tạo thành các cấu trúc thô và xốp, có thể làm biến dạng và phù hợp khi mặc lên cơ thể, nhưng mặt khác các diode phát sáng hữu cơ (OLED) được làm để đặt trên các bề mặt phẳng như thủy tinh hoặc nhựa nên khi được gắn vào bề mặt thô ráp và có thể biến dạng của hàng dệt, chúng thường hoạt động kém hoặc hỏng hóc theo thời gian”, các tác giả cho biết.

Các giải pháp như dệt sợi quang học thành hàng dệt may vẫn chưa hoàn hảo vì chúng rất hạn chế trong việc cập nhật hay kiểm soát các điểm ảnh theo thời gian thực.

Trước những giới hạn trên, các nhà khoa học đã nghĩ ra một kỹ thuật sản xuất hàng dệt dựa trên các điểm giao giữa các mảnh sợi được dệt và pha tạp hóa học.

Trong trường hợp này, sợi được phủ trong một loại gel polurethane pha tạp chất lỏng – ion linh hoạt (để dẫn điện) và một loại bùn phốt pho (phát sáng màu xanh lục). Bên cạnh đó, khi bổ sung thêm nhiều chức năng như bàn phím, các sợi carbon cũng được kết hợp vào.

Vải điện tử có thể hiển thị thông tin đọc được từ sóng não.

Công nghệ mang tính đột phá

Các nhà khoa học Trung Quốc đã dệt những dải vải màn hình mới dài khoảng 6 mét và rộng 10 inch. Kỹ sư Hóa học Zhenan Bao tại ĐH Stanford ở California (Mỹ) không tham gia nghiên cứu này, nhưng ông cho biết “thật đáng kinh ngạc khi họ có thể mở rộng màn hình của mình thành một tấm vải lớn như vậy”.

Để tạo ra loại vải mới, các nhà khoa học polyme Peining Chen và Huisheng Peng tại ĐH Phục Đán ở Thượng Hải và các đồng nghiệp đã dệt các sợi trong suốt dẫn điện và sợi phát quang cùng với sợi bông thành một loại vải mềm, thoáng khí.

Vải này chứa khoảng nửa triệu điểm ảnh (pixel), mỗi điểm ảnh nằm ở nơi các sợi ngang dẫn điện gặp các sợi dọc phát quang, cách nhau khoảng 800 micron. Để so sánh, một sợi tóc bình thường của chúng ta rộng khoảng 100 micron.

Vải trên có độ sáng ngang với màn hình phẳng TV trung bình. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, mẫu vải của họ cũng bền hơn đáng kể so với màn hình dẻo màng mỏng thông thường, giúp nó phù hợp hơn khi sử dụng trong thực tế. Hiệu suất của hầu hết màn hình vẫn ổn định sau 1.000 chu kỳ uốn, duỗi và ép, cũng như 100 chu kỳ giặt và sấy.

Các nhà khoa học đã đưa ra một ứng dụng đối với màn hình mặc được trên người. Họ kết hợp một bàn phím vải 16 nút cảm ứng, các sợi thu năng lượng Mặt trời và sợi pin vào tấm vải này để tăng thêm tính tương tác và cung cấp năng lượng.

Họ còn thêm thiết bị điện tử để tạo ra kết nối không dây qua Bluetooth giữa tấm vải và điện thoại thông minh. Nhờ vậy, người dùng có thể gửi và nhận tin nhắn trên tay áo, cũng như xem vị trí thời gian thực của họ trên bản đồ. Và có lẽ Jame Bond cũng phải… “ghen tị” với công nghệ này.

Đồng tác giả nghiên cứu Qibing Pei, một nhà khoa học vật liệu tại ĐH California, Los Angeles(Mỹ) cho biết, “các nhà thiết kế sẽ có một công cụ chính xác để thêm vào thiết kế của họ”.

Thêm ứng dụng đặc biệt cho cuộc sống

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra cách mà vải điện tử có thể được sử dụng như một công cụ giao tiếp tương tác.

Một công dụng tiềm năng khác của tấm vải trên nằm trong việc chăm sóc sức khỏe. Trong số các mẫu vải có một màn hình dệt khoảng 9 inch x 2,5 inch có thể giúp người đeo tai nghe đọc được sóng não của chính họ.

Khi tai nghe phát hiện ra sóng não tần số thấp từ những người tham gia thiền định, các thiết bị sẽ truyền dữ liệu đó đến một máy tính được liên kết với vải để nó hiển thị từ “thư giãn”. Khi tai nghe phát hiện ra sóng não tần số cao từ người đeo chơi trò chơi xe đua, tấm vải sẽ hiển thị từ “lo lắng”.

“Chúng tôi đã xử lý các tín hiệu trên máy tính và gửi các từ ngữ tương ứng với trạng thái tinh thần của người tham gia thử nghiệm tới bộ vi điều khiển thông qua mô-đun Bluetooth để hiển thị” – các tác giả cho biết – “Trong tương lai, cùng với những cách giải mã sóng não phức tạp, chúng tôi hình dung hàng dệt may hiển thị như nghiên cứu của chúng tôi sẽ trở thành công cụ giao tiếp hiệu quả nhờ sự hỗ trợ của công nghệ.

Trong tương lai, các nhà khoa học nhấn mạnh rằng, quần áo thông minh có thể giúp hiển thị thông điệp từ những người bị khiếm khuyết về giọng nói và ngôn ngữ. Nó thậm chí có thể kết hợp hoạt động với các thiết bị giải mã được sóng não phức tạp để tìm ra những gì một người muốn nói nhưng không thể.

Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, họ có thể giảm lượng điện áp cần thiết để vận hành màn hình của họ xuống dưới 36 volt. Tuy nhiên, “việc đặt màn hình với loại điện áp này trực tiếp lên cơ thể có thể là một mối lo ngại” – ông Zhenan Bao cảnh báo.

Theo các nhà khoa học, họ đã có sẵn các mẫu sản phẩm từ vải của mình và nhiều công ty đang đàm phán để có thể sử dụng chúng.