Việc chế tạo các thiết bị điện tử đa chức năng trên nền giấy phổ biến đang được các nhà phát minh đặc biệt quan tâm do chi phí thấp, thân thiện với môi trường, trọng lượng nhẹ và linh hoạt trong sử dụng.

Nhưng sự phát triển các thiết bị điện tử trên cơ sở nền tảng của giấy đối mặt với những thách thức lớn như sự xuống cấp nhanh chóng do độ ẩm, cần có pin mỏng và rất khó chế tạo bằng những công nghệ sản xuất hàng loạt hiện nay. 

Gần đây, nhóm kỹ sư của thuộc Trường Đại học Purdue, bang Indiana, Mỹ phát triển một quy trình in đơn giản giúp kết xuất bất kỳ bao bì giấy hoặc bìa cứng nào thành bàn phím, bàn phím hoặc các giao diện người-máy dễ sử dụng khác.

Các nhà phát minh Đại học Purdue hy vọng công nghệ mới có thể giúp chuyển đổi những tờ giấy từ sổ tay, sách vở có thể trở thành thành giao diện máy nghe nhạc và khiến cho các bao bì thực phẩm có khả năng tương tác với người dùng.

Ramses Martinez, trợ lý giáo sư tại Trường Kỹ thuật Công nghiệp Purdue và Trường Kỹ thuật Y sinh Weldon thuộc Đại học Kỹ thuật Purdue cho biết, đây là lần đầu tiên một thiết bị điện tử chạy bằng giấy tự cung cấp năng lượng được giới thiệu cho cộng đồng.

"Chúng tôi phát triển một giải pháp công nghệ mới cho phép giấy có thể chống thấm nước, dầu và bụi bằng cách phủ lên giấy những phân tử có hàm lượng flo cao. Lớp phủ chống thấm này cho phép chúng tôi in nhiều lớp mạch lên giấy mà không bị lem mực từ lớp này sang lớp khác".

Martinez cho biết, sự đổi mới này tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo các cảm biến áp suất nén thẳng đứng, không yêu cầu bất kỳ pin bên ngoài nào do các cảm biến thu năng lượng từ sự tiếp xúc với người dùng.

Công nghệ này tương thích với những quy trình in phun 3D quy mô lớn thông thường, dễ dàng thực hiện quá trình chuyển đổi nhanh chóng bao bì hoặc giấy các tông thành bao bì hoặc giao diện tương tác người-máy thông minh.

Công nghệ mới có những ưu điểm và tiềm năng ấn tượng gồm: Chế tạo trang thiết bị điện tử thông minh bằng in phun trên giấy tự cấp điện không thấm nước. Thiết bị trên giấy có thể gấp lại và không nhạy cảm với độ ẩm, vết bẩn, chất lỏng và bụi. Sử dụng phương pháp sinh điện tiếp xúc, thực hiện các giao tiếp không dây Bluetooth tự cấp nguồn.

Công nghệ mới cho phép sản xuất những giao diện người-máy có độ tin cậy cao, đơn giản và chi phí rẻ. Trong tương lai, công nghệ này có thể phát triển thành báo giấy, tạp chí giấy, sách giáo khoa thông minh, có khả năng tương tác với người dùng.

Công nghệ này tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng tương tác với bao bì thực phẩm, xác minh thực phẩm có an toàn để tiêu thụ hay không hoặc cho phép người dùng ký vào gói hàng được vận chuyển đến nhà bằng cách dùng vân tay nhận diện trên hộp, xác định chính xác người nhận là chủ sở hữu của gói hàng và nhiều ứng dụng khác.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu thành công trong việc biến các tờ giấy đơn giản từ sổ tay chuyển đổi thành giao diện máy nghe nhạc để người dùng chọn bài hát, phát và thay đổi âm lượng, thành giao diện đọc sách báo và thậm chí trở thành báo, tạp chí thông minh.

Martinez và nhóm kỹ sư đại học Purdue đã làm việc với Văn phòng Thương mại hóa Công nghệ của Quỹ Nghiên cứu Purdue xin cấp bằng sáng chế cho công nghệ mới này để có thể thương mại hóa công trình nghiên cứu. 

Nguồn: Báo Khoa học và Đời sống, ngày 9/9/2020.