Trong nhiều năm trở lại đây, các nhà khoa học trên thế giới vẫn đang tìm kiếm một phương pháp giúp những chú robot vô tri vô giác có được khả năng cảm nhận xúc giác như con người. Một con robot với cảm biến xúc giác cải tiến có thể cảm nhận được vật thể tốt hơn, từ đó phán đoán chuyển động cẩn thận hơn và thực hiện được nhiều công việc hơn. Sau cảm biến xúc giác TakkTile của đại học Havard, hôm nay các nhà nghiên cứu tại đại học công nghệ Georgia đã phát triển thành công một loại vật liệu phản ứng chạm - đủ nhạy để có thể đọc được dấu vân tay và có thể mang lại cảm nhận xúc giác cho robot tương tự như chúng ta.
Độ cảm nhạy xúc giác của vật liệu bắt nguồn từ hàng nghìn bán dẫn áp điện, mỗi bán dẫn chứa khoảng 1500 sợi nano có đường kính từ 500 đến 600 nm. Không giống như màn hình cảm ứng hoạt động bằng cách đo sự thay đổi về điện trở hoặc điện dung để phát hiện vị trí tác động của ngón tay, các bán dẫn áp điện cảm nhận sự thay đổi trong các cực của nó khi có áp lực. Điều này nhờ vào thành phần kẽm oxit (zinc oxide) giúp các sợi nano có đồng thời cả 2 đặc tính áp điện và bán dẫn.
Sau gần 3 năm, nhóm nghiên cứu gồm 3 nhà khoa học Zhong Lin Wang, Wenzhuo Wu và Xiaonan Wen đã có thể chế tạo hàng trăm chuỗi bán dẫn kích thước 92 x 92", tất cả đều được xếp theo hàng dọc để định hình các "taxel" với khả năng tạo ra các tín hiệu điện riêng biệt khi có tác động ngoại lực. Taxel là những lớp indi-thiết oxit (indium tin oxit) xếp chồng lên nhau và kết nối với nhau bằng vàng, sau đó được phủ ngoài bằng polymer để ngăn hơi ẩm và ăn mòn. Kết quả là mật độ của các chuỗi bán dẫn đạt 234 pixel/inch và có thể cảm nhận được áp lực từ 10 kPa (1,5 psi). Theo nhóm nghiên cứu thì độ nhạy của vật liệu có thể so sánh tương đương với đầu ngón tay.
Chuỗi bán dẫn có độ trong suốt cao, dẻo và khá bền - bằng chứng là nó vẫn duy trì hoạt động sau khi được nhúng trong nước muối và nước lọc suốt 24 giờ. Với những đặc tính này, vật liệu có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là màn hình cảm ứng và da nhân tạo.
Nhóm nghiên cứu đã thấy được tiềm năng của vật liệu để sử dụng trong các loại màn hình cảm ứng tiên tiến, có thể đọc được dấu vân tay hay thậm chí là nhận biết chính xác áp lực được đặt lên nhiều điểm trên màn hình để tăng độ bảo mật. Ngoài ra, vật liệu còn có thể giúp chế tạo da nhân tạo với độ nhạy cảm cao cho cả robot lẫn chân tay giả.
Dự án của đại học công nghệ Georgia hiện đang tiếp tục được phát triển với sự hỗ trợ từ Cơ quan các dự án nghiên cứu quốc phòng tiên tiến (DARPA), quỹ khoa học quốc gia (NSF), Không lực Hoa Kỳ (USAF), Cục năng lượng Hoa Kỳ (DOE) và Chương trình đổi mới tri thức của Viện khoa học Trung Quốc. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu cho biết họ có thể tăng cường độ nhạy cho vận liệu bằng cách giảm số lượng sợi nano trong chuỗi taxel từ hàng trăm xuống chỉ còn 1 sợi duy nhất.
Theo: Georgia Tech; Gizmag
