Các nhà nghiên cứu ở Singapore in 3D tấm màng hấp thụ mồ hôi với khả năng cung cấp năng lượng cho các đồ mặc điện tử

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã sử dụng phương pháp in 3D để sản xuất một loại phim mới có thể làm bay hơi mồ hôi từ da người một cách hiệu quả, được thiết kế cho các ứng dụng như miếng lót dưới cánh tay, lót trong và lót giày.

Các nhà nghiên cứu cũng đã diễn giải cách mà độ ẩm được hấp thụ bởi tấm màng có thể được khai thác để cung cấp năng lượng cho các đồ mặc điện tử như đồng hồ và thiết bị theo dõi thể chất.

“Mồ hôi có thành phần chủ yếu là nước. Khi nước bốc hơi khỏi bề mặt da, nhiệt độ da sẽ giảm xuống và chúng ta cảm thấy mát hơn ”, trưởng nhóm nghiên cứu Tan Swee Ching, thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu NUS giải thích. “Trong phát minh mới của mình, chúng tôi đã tạo ra một lớp màng mới cực kỳ hiệu quả trong việc làm bay hơi mồ hôi trên da và sau đó hấp thụ độ ẩm từ mồ hôi.

“CHÚNG TÔI CŨNG ĐÃ CẢI TIẾN THÊM – BẰNG CÁCH CHUYỂN ĐỔI ĐỘ ẨM CỦA MỒ HÔI THÀNH NĂNG LƯỢNG ĐỂ CẤP ĐIỆN CHO CÁC ĐỒ MẶC ĐIỆN TỬ CỠ NHỎ.”

In 3D tấm màng

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo tấm màng từ hai loại hóa chất hút ẩm, coban clorua và ethanolamine, có thể thu hút và giữ các phân tử nước được hấp thụ từ môi trường xung quanh của chúng. Theo nhóm nghiên cứu, tấm màng hút ẩm được in 3D có thể hấp thụ gấp 15 lần lượng độ ẩm với tốc độ nhanh hơn đến sáu lần so với các vật liệu thông thường cùng loại.

Khi hơi ẩm được hấp thụ, tấm màng chuyển màu từ xanh lam sang tím, sau đó chuyển sang hồng, để hiển thị lượng nước đã hấp thụ. Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, tấm màng có thể nhanh chóng giải phóng nước hấp thụ và tự tái tạo để có thể tái sử dụng lại hơn một trăm lần.

Để chứng thực các ứng dụng của tấm màng, các nhà nghiên cứu đã tích hợp nó vào màng polytetrafluoroethylene (PTFE), loại màng thường được sử dụng trong quần áo và tạo ra một miếng lót dưới cánh tay, lót giày và đế giày.

“Mẫu thử nghiệm cho miếng lót giày được in 3D,” đồng trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư Ding Jun, cũng thuộc NUS, cho biết. “Vật liệu được sử dụng là hỗn hợp của polyme mềm và polyme cứng, do đó chúng cung cấp khả năng hỗ trợ và hấp thụ sốc.”

Ching nói thêm: “Sử dụng miếng lót dưới cánh tay, miếng đệm và lót giày được kết hợp với màng hút ẩm, hơi ẩm từ mồ hôi được giải phóng sẽ nhanh chóng được hấp thụ, ngăn ngừa sự tích tụ mồ hôi và cung cấp một môi trường khô ráo và mát mẻ để tạo sự thoải mái cho cá nhân.

Cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử

Nhằm phát triển công nghệ này hơn nữa, các nhà nghiên cứu đã tìm cách để tận dụng tối đa lợi ích của tấm màng. Để làm được điều này, họ đã thiết kế và tạo ra một thiết bị thu năng lượng có thể đeo được tạo thành từ tám pin điện hóa (EC), trong đó họ sử dụng tấm màng được in 3D làm chất điện phân.

Khi hấp thụ độ ẩm, mỗi một EC có thể tạo ra khoảng 0,57 vôn điện, tổng cộng lại, thiết bị sẽ tạo ra năng lượng đủ để cung cấp cho một đi-ốt phát sáng. Theo như nhóm nhận định, sự chứng minh khái niệm này có thể mở đường cho “tiềm năng kinh tế ” trong các lĩnh vực quần áo, giày dép và đồ mặc điện tử.

Các thông tin chi tiết của nghiên cứu này có thể được tìm thấy trong bài báo với tiêu đề “Tấm màng siêu hút ẩm cho đồ mặc với hai chức năng là kích thích bay hơi mồ hôi và hấp thu năng lượng”, trên tạp chí Nano Energy. Bài báo do X. Zhang, J. Yang, R. Borayek, H. Qu, D. Nandakumar, Q. Zhang, J. Ding, và S. Tan đồng tác giả.

In 3D đồ mặc điện tử

Công nghệ in 3D đã góp phần vào việc thiết kế và tạo ra các đồ mặc công nghệ, và đã có một số phát triển đổi mới trong lĩnh vực này trong những năm qua, đặc biệt là trong các sản phẩm may mặc có khả năng đáp ứng với môi trường xung quanh của chúng.

Trở lại năm 2015, một chiếc mũ được tạo ra bằng in 3D có thể thay đổi hình dạng khi phản ứng với sóng não của người đeo, nhằm mục đích nghiên cứu sự kết hợp giữa việc in 3D đa vật liệu và thiết bị đeo có khả năng phản ứng với các lệnh thần kinh từ não. Vài tháng sau, một vài nhà thiết kế của MIT đã sử dụng FDM để tạo ra một đôi giày in 3D có thể thay đổi hình dạng để đáp ứng theo sự tương tác của người mang.

Gần đây, công nghệ in 3D được coi như là phương pháp tiềm năng để sản xuất đồ mặc điện tử, chẳng hạn như đồng hồ và thiết bị theo dõi thể chất.

Vào năm 2017, một nhóm nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ Liên ngành Quốc gia (NIIST) đã nghiên cứu thiết bị điện tử dạng dẻo được in 3D để sử dụng từ xa, với mục tiêu tạo ra một thiết bị ăng-ten đeo được gắn vào áo khoác của binh lính để truyền dữ liệu thể chất. Trong khi đó, các nhà nghiên cứu của Nhóm nghiên cứu Cleaner Electronics tại Đại học Brunel London đã in 3D ra một loại pin linh hoạt, chi phí thấp có thể tích hợp vào một dây đeo silicon, đây được coi là lần đầu tiên một siêu tụ điện dẻo được sản xuất hoàn toàn bằng in 3D.

Ở một nơi khác, các nhà nghiên cứu từ Đại học Sungkyunkwan đã in 3D bộ cảm biến y sinh đeo được để theo dõi sức khỏe cá nhân, trong khi Trung tâm in 3D tại Đại học Nottingham gần đây đã tạo ra một bước đột phá trong nghiên cứu về in 3D thiết bị điện tử bằng graphene.

Bài viết liên quan