Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc vừa thực hiện thành công một nghiên cứu sẽ thay đổi … bộ mặt chúng ta: họ trộn lẫn carbon, polymer và dung dịch hòa tan để có được một loại mực in đặc biệt, ta có thể sử dụng dung dịch này để in điện cực siêu tụ lên một kính áp tròng với độ chính xác tới mức hiển vi, thông qua kỹ thuật có tên “viết mực trực tiếp”.
Họ đã chứng minh được rằng công nghệ này khả thi, và có thể biến nó thành kính áp tròng thông minh gắn cảm biến sức khỏe trong tương lai.
Về cơ bản, nhờ công thức mực in mới này, ta có thể đưa công nghệ siêu tụ và khả năng sạc không dây vào trong kính áp tròng.
Dù rằng kính thông minh mãi chưa thành được xu hướng thời trang công nghệ mới, nhưng khi công nghệ đủ hiện đại để có được kính áp tròng thực tế tăng cường gắn thẳng vào mắt, nhiều khả năng ta sẽ nghĩ khác. Chưa hết, một kính áp tròng như vậy mà đọc được thông số nước mắt của ta thì sẽ trở thành công cụ theo dõi sức khỏe tuyệt vời; phân tích nước mắt, ta cũng phát hiện ra những bệnh như tăng nhãn áp và tiểu đường.
Trước khi có được tương lai trong mơ ấy, các nhà nghiên cứu cần tìm được cách nạp năng lượng cho thiết bị kính áp tròng này, để nó còn có thể hiển thị được hình ảnh, phân tích dữ liệu và các chức năng mong muốn khác. Rõ ràng không thể cắm thẳng dây điện vào mắt được, nên họ cần một cách truyền năng lượng không dây.
Hai nhà nghiên cứu Jang-Ung Park tới từ Đại học Yonsei, cùng Sang-Young Lee tới từ Viện Khoa học Công nghệ Quốc gia Ulsan đã tìm ra giải pháp: một thiết bị siêu tụ linh hoạt, siêu nhỏ và một ăng-ten thu thập năng lượng để sạc được toàn hệ thống.
“Siêu tụ sẵn có đều được sản xuất dưới dạng nhiều tấm đặt chồng lên nhau trong các ngăn đựng hình trụ hoặc hình vuông, khiến chúng quá cồng kềnh và cứng nhắc để đưa vào một thiết bị áp tròng nhỏ bé,” giáo sư Park giải thích. “Đột phá chúng tôi đạt được là tạo ra một loại thiết bị siêu tụ có thể in ra được từ một loại mực đặc biệt. Các hình in sẽ xuất hiện ngoài rìa kính áp tròng, nên sẽ không ảnh hưởng tới tầm nhìn của người sử dụng.”
Các nhà nghiên cứu đã chứng minh được rằng kỹ thuật in mực trực tiếp ở mức hiển vi (DIW) đủ chính xác để vẽ được các chi tiết mạch lên một thiết bị nhỏ. Thử thách ở đây là phải tìm ra được một loại mực cho ra đúng đặc tính điện cần có, nhưng cũng phải đủ linh hoạt để làm mực in.
Để làm được các điện cực siêu tụ, các nhà nghiên cứu trộn lẫn carbon đã được kích hoạt với ống nano carbon nhiều lớp (MWCNT) với nhựa PVP và nhựa PVDF, tất cả được trộn trong chất hòa tan hữu cơ.
Cấu trúc của kính áp tròng thử nghiệm.
Để làm chất điện phân, các nhà nghiên cứu kết hợp dung dịch ion hữu cơ với monome thiol-ene. Sau khi công nghệ DIW vẽ ra được các đường mạch cần thiết, nhóm nghiên cứu sử dụng ánh sáng cực tím để “thuộc” toàn bộ hệ thống, rồi đưa toàn bộ dung dịch ion vào trong một khung bằng nhựa.
Để sạc được thiết bị từ xa, nhóm các nhà khoa học đặt một ăng-ten làm từ sợi nano bạc làm bằng kỹ thuật kéo sợi electrospin (sợi chỉ có đường kính 400 nm) và dây nano bạc làm bằng kỹ thuật khối phổ - electrospray (dây có đường kính 15-25 nm). Họ sử dụng silicon để làm lớp tách sóng trong ăng-ten.
Trong thử nghiệm, kính áp tròng này có thể chịu được việc kéo giãn ra 30% về hai phía. Kết quả khi thử trên thỏ và người cũng rất khả quan: kính áp tròng tạo cảm giác thoải mái và rất an toàn, có thể duy trì nhiệt độ ổn định khi sạc không dây và khi thực hiện thử nghiệm phát sáng.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới dừng lại tại đây - ở mức cho ta biết rằng công nghệ này khả thi; thiết bị siêu tụ chưa đủ sức “gánh vác” những yêu cầu của một kính áp tròng thông minh, như hiển thị hình ảnh cho mắt nhìn thấy hay phân tích được nước mắt.
“Siêu tụ của chúng tôi chỉ phù hợp với thiết bị điện cần sạc nhanh để vận hành trong vòng vài phút,” giáo sư Lee nói. “Với thiết bị hoạt động lâu hơn, ta vẫn cần một loại pin khác, vậy nên vẫn phải thực hiện nhiều nghiên cứu hơn mới biết được.”
Tham khảo PhysicsWorld