Một số loại vật thể in 3D hiện nay có thể được "cảm nhận" bằng xúc giác, nhờ công nghệ mới tích hợp cảm biến trực tiếp vào vật liệu. Một nghiên cứu mới cho thấy công nghệ này có thể dẫn đến sự ra đời của các thiết bị tương tác mới, chẳng hạn như đồ nội thất thông minh.
Công nghệ mới này sử dụng siêu vật liệu – những chất được tạo thành từ một mạng lưới các đơn vị lặp lại – để in 3D các vật thể. Khi tác dụng lực lên siêu vật liệu dẻo, một số ô của nó có thể giãn ra hoặc co lại. Các điện cực được tích hợp vào các cấu trúc này có thể phát hiện độ lớn và hướng của những thay đổi hình dạng này, cũng như sự quay và gia tốc.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo các vật thể làm từ nhựa dẻo và sợi dẫn điện. Những vật thể này có các tế bào nhỏ đến 5 mm chiều rộng.
Mỗi ô có hai vách đối diện được làm từ các sợi dẫn điện và nhựa không dẫn điện, trong đó các vách dẫn điện đóng vai trò là điện cực. Lực tác dụng lên vật thể làm thay đổi khoảng cách và diện tích chồng chéo giữa các điện cực đối diện, tạo ra tín hiệu điện cho thấy chi tiết về lực tác dụng. Đồng tác giả của báo cáo nghiên cứu cho biết, bằng cách này, công nghệ mới này có thể “tích hợp công nghệ cảm biến một cách liền mạch và kín đáo vào các vật thể được in”.
Các nhà nghiên cứu cho biết những siêu vật liệu này có thể giúp các nhà thiết kế nhanh chóng tạo ra và điều chỉnh các thiết bị nhập liệu máy tính linh hoạt. Ví dụ, họ đã sử dụng những siêu vật liệu này để tạo ra một bộ điều khiển âm nhạc được thiết kế phù hợp với hình dạng bàn tay người. Khi người dùng bóp một trong những nút linh hoạt, tín hiệu điện được tạo ra sẽ giúp điều khiển một bộ tổng hợp âm thanh kỹ thuật số.
Các nhà khoa học cũng chế tạo một cần điều khiển bằng siêu vật liệu để chơi Pac-Man. Bằng cách hiểu cách mọi người tác dụng lực lên cần điều khiển này, các nhà thiết kế có thể thiết kế hình dạng và kích thước tay cầm độc đáo cho những người có lực nắm hạn chế ở một số hướng nhất định.
Đồng tác giả của báo cáo nghiên cứu cho biết: “Chúng ta có thể cảm nhận chuyển động trong bất kỳ vật thể in 3D nào. Từ âm nhạc đến giao diện trò chơi, tiềm năng thực sự rất đáng kinh ngạc.”
Các nhà nghiên cứu cũng đã tạo ra phần mềm chỉnh sửa 3D, gọi là MetaSense, để giúp người dùng xây dựng các thiết bị tương tác bằng cách sử dụng các siêu vật liệu này. Nó mô phỏng cách một vật thể được in 3D biến dạng khi tác dụng các lực khác nhau và tính toán xem tế bào nào thay đổi nhiều nhất và phù hợp nhất để sử dụng làm điện cực.
MetaSense cho phép các nhà thiết kế in 3D các cấu trúc với khả năng cảm biến tích hợp chỉ trong một lần. Điều này giúp việc tạo mẫu thiết bị trở nên cực kỳ nhanh chóng, ví dụ như cần điều khiển, có thể được tùy chỉnh cho những người có nhu cầu hỗ trợ khác nhau.
Việc tích hợp hàng trăm hoặc hàng nghìn đơn vị cảm biến vào một vật thể có thể giúp đạt được khả năng phân tích thời gian thực, độ phân giải cao về cách người dùng tương tác với vật thể đó. Ví dụ, một chiếc ghế thông minh làm từ vật liệu siêu cấu trúc này có thể phát hiện cơ thể người dùng, sau đó bật đèn hoặc TV, hoặc thu thập dữ liệu để phân tích sau này, chẳng hạn như phát hiện và điều chỉnh tư thế cơ thể. Những vật liệu siêu cấu trúc này cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng thiết bị đeo.
Thời gian đăng bài: 27/09/2021
