Những thiết bị độc đáo có thể ra đời cùng chip dạng sợi và cơ hội cho ngành thời trang

Nhóm nhà khoa học Trung Quốc tại Đại học Phục Đán (thành phố Thượng Hải) vừa công bố đột phá gây chú ý: Chế tạo thành công chip dạng sợi (FIC) mỏng như sợi tóc, có thể co giãn, uốn cong, nhưng vẫn tích hợp đến cả trăm nghìn bóng bán dẫn trên mỗi cm.

Chip dạng sợi của nhóm nhà khoa học Trung Quốc mỏng như sợi tóc, có thể co giãn, uốn cong nhưng vẫn tích hợp cả 100.000 bóng bán dẫn trên mỗi cm - Ảnh: SCMP

Thành tựu này nhanh chóng được South China Morning Post, Tân Hoa Xã, Thời báo Hoàn cầu và một số hãng tin khoa học quốc tế mô tả như một cột mốc quan trọng trong quá trình đưa điện tử từ các bo mạch cứng sang vật liệu mềm và dệt may.

Thay vì những miếng silicon cứng gắn trên cổ tay hay trong túi quần, máy tính trong tương lai có thể được dệt trực tiếp vào quần áo, túi xách, giày dép, găng tay, thậm chí vào các thiết bị y sinh mềm. Với mật độ linh kiện đạt chuẩn tích hợp quy mô lớn nhưng vẫn linh hoạt, chip dạng sợi mở ra viễn cảnh hoàn toàn mới cho thiết bị đeo, thời trang thông minh, giao diện não-máy và cả ngành thời trang xa xỉ.

Từ chip phẳng sang dạng cuộn như sushi

Theo nhóm nghiên cứu do giáo sư Peng Huisheng dẫn đầu, điểm mấu chốt của công nghệ chip dạng sợi là cách chế tạo khác hẳn truyền thống. Thay vì xây dựng mạch điện trên các đế phẳng, cứng như wafer silicon (tấm bán dẫn silicon), họ tạo mạch trên một nền đàn hồi siêu phẳng, sau đó cuộn lại thành sợi mảnh, giống cuộn sushi hay cuộn giấy. Cách tiếp cận này cho phép giữ được độ chính xác của quang khắc ở quy mô micromet, đồng thời biến toàn bộ hệ thống mạch tích hợp thành một sợi mềm, có thể kéo giãn, xoắn, uốn mà không làm đứt mạch.

Báo cáo từ trang South China Morning Post và Tân Hoa Xã cho biết những sợi chip này đạt mật độ khoảng 100.000 bóng bán dẫn trên mỗi cm, nghĩa là một đoạn sợi dài vài chục cm đã chứa số linh kiện tương đương bộ vi xử lý đơn giản trong các máy tính đời cũ hoặc chip cấy ghép y sinh. Quan trọng hơn, chip dạng sợi không chỉ có bóng bán dẫn mà còn tích hợp được điện trở, tụ điện, đi-ốt, mạch xử lý tín hiệu, cho phép sợi hoạt động như một hệ thống vi máy tính hoàn chỉnh.

Thử nghiệm cho thấy các sợi chip có thể chịu được hàng nghìn chu kỳ uốn cong, ma sát, thậm chí bị nghiền ép, mà vẫn duy trì hoạt động ổn định. Đây là điều mà mạch phẳng truyền thống rất khó đáp ứng trong môi trường dệt may, nơi quần áo liên tục bị kéo giãn, gập, giặt và chịu tác động cơ học.

Những thiết bị độc đáo có thể ra đời cùng chip dạng sợi

Các nguồn tin khoa học và báo chí quốc tế đều thống nhất rằng giá trị lớn nhất của chip dạng sợi không nằm ở việc cạnh tranh trực tiếp với CPU (bộ xử lý trung tâm) hiện đại chứa hàng tỉ bóng bán dẫn, mà là khả năng đưa năng lực tính toán, xử lý và hiển thị vào những nơi mà chip cứng không thể làm được. Từ đó, một loạt sản phẩm hoàn toàn mới có thể ra đời.

Quần áo biết “tính toán” và hiển thị

Với chip dạng sợi, quần áo không còn chỉ là nền gắn cảm biến, mà có thể xử lý dữ liệu ngay trên vải. Áo thể thao có thể đo nhịp tim, thân nhiệt, chuyển động, sau đó phân tích và hiển thị kết quả trực tiếp trên tay áo hoặc ngực áo. Thay vì gửi toàn bộ dữ liệu lên smartphone hay đồng hồ thông minh, quần áo tự xử lý, giúp giảm độ trễ và tăng tính riêng tư.

Một số nghiên cứu liên quan về điện tử dạng sợi và dệt may tương tác (được đăng trên Journal of Materials Chemistry C và các tạp chí vật liệu) cho thấy khả năng tạo màn hình dệt, nơi sợi phát sáng và sợi xử lý tín hiệu được dệt cùng nhau, biến vải thành một bề mặt hiển thị mềm. Khi kết hợp với chip dạng sợi, loại vải này không chỉ hiển thị mà còn có thể tự điều khiển nội dung, nhận dữ liệu từ cảm biến và phản hồi theo thời gian thực.

Thiết bị đeo mềm

Chip dạng sợi mở đường cho găng tay, áo hoặc đồ bảo hộ có khả năng nhận diện chuyển động, lực, xúc giác, rồi xử lý ngay trong sợi. Trong lĩnh vực thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR), điều này đặc biệt quan trọng. Thay vì đeo găng tay cứng với mô đun điện tử gắn ngoài, người dùng có thể dùng găng tay vải mềm, nơi mỗi ngón tay đều có sợi chip xử lý tín hiệu, tạo giao diện tự nhiên hơn giữa con người và máy móc.

Tân Hoa Xã và Thời báo Hoàn cầu đều nhấn mạnh tiềm năng của chip dạng sợi trong việc tạo ra hệ thống xúc giác siêu thực, cho phép người dùng cảm nhận phản hồi ở môi trường ảo một cách tinh tế hơn. Đây là nền tảng quan trọng cho các ứng dụng đào tạo, mô phỏng, y tế và giải trí.

Thiết bị y sinh và cấy ghép mềm

Một hướng ứng dụng được giới khoa học đánh giá rất cao là y sinh và giao diện não-máy. Cơ thể con người là mô mềm, nên các thiết bị cứng thường gây khó chịu, viêm hoặc không tương thích lâu dài. Chip dạng sợi, với độ mềm và khả năng uốn cong, có thể được dùng cho cảm biến sinh học dài hạn, thiết bị cấy ghép mềm, hoặc các hệ thống theo dõi tín hiệu thần kinh.

Nhóm nghiên cứu Đại học Phục Đán xem chip dạng sợi như nền tảng tiềm năng cho giao diện não-máy thế hệ mới, nơi một phần xử lý được thực hiện ngay trong sợi cấy ghép, giảm phụ thuộc vào bộ xử lý ngoài cơ thể.

IoT trong vải và vật liệu mềm

Khi mỗi sợi có thể là một “nút tính toán”, quần áo, rèm cửa, ghế ngồi, lều bạt hoặc vật liệu xây dựng mềm có thể trở thành mạng IoT (internet vạn vật) phân tán, nơi cảm biến, xử lý và truyền thông được dệt vào cấu trúc vật liệu. Điều này đặc biệt hữu ích trong cứu hộ, quân sự, giám sát môi trường và các ứng dụng công nghiệp.

Về lý thuyết, các thương hiệu thời trang có thể tạo ra nhiều sản phẩm độc đáo với chip dạng sợi - Ảnh: SV

Cơ hội cho các thương hiệu thời trang

Lịch sử hợp tác giữa thời trang và công nghệ, từ NFC (giao tiếp tầm ngắn), LED, vật liệu thông minh đến AR/VR, cho thấy nếu công nghệ chip dạng sợi trưởng thành, các hãng thời trang sẽ ứng dụng sớm và mạnh mẽ nhất.

Dựa trên xu hướng hiện tại, có thể hình dung một số kịch bản sản phẩm độc đáo với chip dạng sợi mà các thương hiệu thời trang nổi tiếng có thể phát triển.

Túi xách và phụ kiện hiển thị động

Các thương hiệu thời trang xa xỉ như Louis Vuitton, Chanel, Dior, Gucci hay Fendi có thể tạo ra túi xách, khăn choàng, ví với bề mặt vải hiển thị hoa văn động. Thay vì gắn màn hình cứng, toàn bộ bề mặt vải có thể là một lớp hiển thị mềm, cho phép thay đổi họa tiết, logo hoặc thông tin cá nhân hóa theo người dùng.

Điều này mở ra khái niệm “túi xách sống”, nơi hoa văn không còn cố định mà có thể cập nhật theo bộ sưu tập, sự kiện hoặc tâm trạng người sử dụng. Trong phân khúc xa xỉ, khả năng cá nhân hóa cao luôn là yếu tố tạo giá trị.

Áo khoác và trang phục tương tác

Với Nike, Adidas, Prada hay Versace, chip dạng sợi có thể được dệt vào áo khoác, áo hoodie, áo thể thao, cho phép hiển thị dữ liệu luyện tập, bản đồ chạy bộ, nhịp tim, tốc độ hoặc thông báo ngay trên đó.

Với thời trang cao cấp, các thương hiệu như Hermès, Dior, Chanel có thể dùng chip dạng sợi cho trang phục trình diễn, nơi váy áo đổi màu, đổi họa tiết hoặc phản ứng theo ánh sáng và âm nhạc trong thời gian thực, biến show diễn thành trải nghiệm đa phương tiện.

Giày và phụ kiện thể thao thông minh

Nike và Adidas có thể tích hợp chip dạng sợi vào giày, tất, băng cổ chân, để phân tích áp lực bàn chân, dáng chạy, độ mỏi cơ, rồi hiển thị cảnh báo hoặc gửi dữ liệu cho HLV. Thay vì gắn mô đun cứng vào giày, toàn bộ hệ thống được dệt vào vật liệu nhẹ hơn và bền hơn trong môi trường vận động.

Thời trang chăm sóc sức khỏe cao cấp

Các hãng xa xỉ có thể mở ra phân khúc thời trang chăm sóc và theo dõi sức khỏe cao cấp, như áo ngủ, đồ mặc ở nhà, áo lót thông minh có khả năng theo dõi nhịp thở, nhịp tim, mức độ căng thẳng và các chỉ số sinh học khác, đồng thời xử lý dữ liệu ngay trong vải.

Khi nhiều người ngày càng quan tâm đến việc sống khỏe, nghỉ ngơi tốt và phòng ngừa bệnh tật từ sớm, đây được xem là một hướng đi thương mại hấp dẫn cho ngành thời trang cao cấp.

Thời trang cho AR/VR và metaverse

Nhiều thương hiệu lớn đã thử nghiệm metaverse (vũ trụ ảo) và thời trang số. Với chip dạng sợi, họ có thể tạo quần áo vật lý có khả năng tương tác với không gian ảo, nơi chiếc áo đóng vai trò như bộ điều khiển, giao diện nhập liệu cho AR/VR. Đây là cầu nối giữa thời trang vật lý và thế giới số.

Thách thức để thương mại hóa

Dù chip dạng sợi mở ra nhiều cơ hội, việc đưa công nghệ này từ phòng thí nghiệm thành sản phẩm đại trà không hề dễ dàng. Các nhà khoa học và doanh nghiệp vẫn phải giải quyết nhiều vấn đề thực tế như độ bền khi giặt lâu dài, chi phí sản xuất, khả năng tích hợp nguồn điện, tiêu chuẩn an toàn và bảo mật dữ liệu cá nhân.

Ngành thời trang, đặc biệt là phân khúc cao cấp, không chỉ quan tâm đến công nghệ, mà còn đến thẩm mỹ, cảm giác mặc, độ bền và hình ảnh thương hiệu. Việc dệt chip vào vải phải đảm bảo không làm thay đổi cảm giác cao cấp của sản phẩm, đồng thời không gây lo ngại về quyền riêng tư và nguy cơ bị theo dõi.

Quần áo có thể trở thành máy tính

Chip dạng sợi co giãn của các nhà khoa học Trung Quốc là một trong những ví dụ rõ nét nhất cho xu hướng điện tử hòa vào vật liệu mềm, nơi ranh giới giữa công nghệ và đời sống ngày càng mờ đi. Trong thập kỷ tới, quần áo, túi xách, giày dép và phụ kiện có thể không chỉ là thời trang, mà còn là thiết bị tính toán, hiển thị và cảm biến.

Với các thương hiệu lớn như Louis Vuitton, Chanel, Gucci, Hermès, Dior, Prada, Versace, Fendi, Nike và Adidas, công nghệ này mở ra cơ hội tạo nên những sản phẩm vừa mang tính biểu tượng thời trang, vừa tích hợp năng lực số. Nếu được thương mại hóa thành công, chip dạng sợi có thể biến thời trang từ một ngành thẩm mỹ thuần túy thành nền tảng công nghệ mềm, nơi vải vóc trở thành giao diện mới giữa con người và thế giới số.

Trong bối cảnh đó, câu hỏi không còn là “liệu quần áo có thể trở thành máy tính hay không” mà khi nào và ở mức độ ra sao?

Sơn Vân