Một số loại vật thể in 3D hiện có thể được "cảm nhận" bằng công nghệ mới tích hợp cảm biến trực tiếp vào vật liệu. Một nghiên cứu mới cho thấy nghiên cứu này có thể dẫn đến 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 linh hoạt, một số tế bào của chúng có thể bị kéo giãn hoặc nén lại. Các điện cực tích hợp vào các cấu trúc này có thể phát hiện cường độ và hướng của những thay đổi hình dạng này, cũng như chuyển động 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. Chúng có các tế bào nhỏ chỉ rộng 5 mm.
Mỗi cell có hai thành đối diện làm bằng sợi dẫn điện và nhựa không dẫn điện, và các thành dẫn điện đóng vai trò là điện cực. Lực tác dụng lên vật thể sẽ thay đổi khoảng cách và diện tích chồng lấn giữa các điện cực đối diện, tạo ra tín hiệu điện hiển thị 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 vào vật thể in một cách liền mạch và kín đáo".
Các nhà nghiên cứu cho biết siêu vật liệu này có thể giúp các nhà thiết kế nhanh chóng tạo ra và điều chỉnh các thiết bị đầu vào máy tính linh hoạt. Ví dụ, họ đã sử dụng siêu vật liệu này để tạo ra một bộ điều khiển nhạc được thiết kế để vừa vặn với hình dạng bàn tay người. Khi người dùng nhấn một trong các nút linh hoạt, tín hiệu điện được tạo ra sẽ giúp điều khiển một bộ tổng hợp kỹ thuật số.
Các nhà khoa học cũng đã chế tạo một cần điều khiển siêu vật liệu để chơi Pac-Man. Bằng cách hiểu cách con người tác động 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 cầm nắm hạn chế theo 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 thú vị.”
Các nhà nghiên cứu cũng đã tạo ra phần mềm chỉnh sửa 3D, được gọi là MetaSense, để giúp người dùng chế tạo các thiết bị tương tác sử dụng siêu vật liệu này. Phần mềm mô phỏng cách một vật thể in 3D biến dạng khi chịu các lực khác nhau, và tính toán 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 tích hợp khả năng cảm biến chỉ trong một lần. Điều này giúp việc tạo mẫu thiết bị trở nên cực kỳ nhanh chóng, chẳng hạn như cần điều khiển, có thể được tùy chỉnh cho từng cá nhân với các nhu cầu trợ năng khác nhau.
Việc nhúng hàng trăm hoặc hàng nghìn đơn vị cảm biến vào một vật thể có thể giúp đạt được khả năng phân tích độ phân giải cao, thời gian thực về cách người dùng tương tác với vật thể. Ví dụ, một chiếc ghế thông minh làm từ siêu vật liệu này có thể phát hiện cơ thể người dùng, sau đó bật đèn hoặc TV, hoặc thu thập dữ liệu để phân tích sau, chẳng hạn như phát hiện và điều chỉnh tư thế cơ thể. Những siêu vật liệu này cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng đeo được.
Thời gian đăng: 27-09-2021
