Vai trò của da với cơ thể
Da là một “hàng rào” giúp chống lại các tác nhân xấu từ môi trường bên ngoài để bảo vệ các cơ quan bên trong cơ thể như hệ thống thần kinh, mạch máu, xương, phủ tạng... Nếu không có da, con người sẽ không có xúc giác, không có cảm giác lạnh hay đau, không có khả năng phản ứng với mọi tình huống. Da không chỉ là một lớp vỏ bảo vệ các cơ quan mà còn là một hệ thống tín hiệu để tồn tại, cung cấp thông tin về các kích thích bên ngoài hoặc nhiệt độ, hoặc một đài quan sát khí tượng báo thời tiết. Da giúp ngăn ngừa tình trạng mất nước, đồng thời duy trì độ ẩm cần thiết cho cơ thể. Da đóng vai trò chống thấm nhằm tránh sự xâm nhập của nước và các chất lạ khác vào cơ thể, điều hòa nhiệt độ cơ thể...
Chức năng tiếp nhận cảm giác của da giúp chúng ta ý thức được nhiệt độ nóng, lạnh, đau, áp lực, tiếp xúc. Cảm giác này được phát hiện bởi các dây thần kinh ở lớp hạ bì. Da cảm nhận nhiệt độ hoặc các kích thích cơ học (chạm hoặc véo) và chuyển chúng thành tín hiệu điện đến não.
Da điện tử có thể cảm nhận, phát hiện các chuyển động khác nhau...
Da điện tử đa phương thức
Da điện tử được phát triển để sử dụng trong da nhân tạo hoặc robot hình người. Các nhà khoa học đã phát triển những loại da điện tử có thể phát hiện chuyển động hoặc nhiệt độ một cách riêng biệt, nhưng không có loại da nào có thể nhận ra cả hai đồng thời như da người.
Mới đây, nhóm nghiên cứu gồm GS. Unyong Jeong và TS. Insang You thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu (POSTECH) và GS. Zhenan Bao, Đại học Stanford đã cùng nhau phát triển loại da điện tử ion đa phương thức có thể đo nhiệt độ và kích thích cơ học tại cùng thời điểm. Da điện tử này được tạo ra từ các cấu trúc rất đơn giản thông qua việc áp dụng các tính chất đặc biệt của chất dẫn ion.
Da người có nhiều thụ thể phát hiện nhiệt độ nóng, lạnh cũng như các cảm giác véo, xoắn hoặc đẩy. Thông qua các thụ thể này, con người có thể phân biệt giữa các kích thích cơ học và nhiệt độ. Da điện tử thông thường được chế tạo cho đến nay có sai số lớn trong việc đo nhiệt độ nếu các kích thích cơ học được áp dụng cho da. Da người có thể co giãn nhưng không thể bị phá vỡ vì nó chứa đầy chất điện phân, vì vậy nhóm nghiên cứu đã tạo ra cảm biến bằng cách sử dụng vật liệu dẫn ion chứa chất điện phân có các đặc tính đo lường khác nhau tùy theo tần số đo của nó. Trên cơ sở phát hiện mới, các nhà nghiên cứu đã sáng tạo ra da điện tử đa chức năng có thể cùng một lúc đo được cảm giác xúc giác và nhiệt độ.
TS. Insang You giải thích: Khi ngón tay trỏ chạm vào da điện tử, da điện tử sẽ phát hiện tiếp xúc bằng sự thay đổi nhiệt độ. Khi ngón tay ấn vào da, phần sau của khu vực tiếp xúc sẽ giãn ra và nhận biết đó là chuyển động. Cơ chế này là một trong những cách mà da người nhận ra các kích thích khác nhau như nhiệt độ và chuyển động. Giống như da người, da điện tử đa phương thức có thể đo chính xác nhiệt độ của đối tượng, đồng thời biến dạng khi gặp các kích thích bên ngoài như bóp, véo và xoắn. Da điện tử ion đa phương thức có thể áp dụng trong cảm biến nhiệt độ để đeo hoặc sử dụng làm da cho robot hình người...
Nghiên cứu này là bước đầu tiên mở ra cánh cửa cho nghiên cứu da điện tử đa phương thức sử dụng chất điện giải. GS. Unyong Jeong cho hay, mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu này là tạo ra làn da ion - điện tử nhân tạo mô phỏng các thụ thể xúc giác và chất dẫn truyền thần kinh của con người, giúp khôi phục xúc giác ở những bệnh nhân bị mất cảm giác xúc giác do bệnh tật hoặc tai nạn.