Hãy tìm hiểu những ứng dụng của vật lí trong điện tử và trả lời câu hỏi: Các thiết bị điện tử có vai trò gì trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0?

Câu hỏi: Hãy tìm hiểu những ứng dụng của vật lí trong điện tử và trả lời câu hỏi: Các thiết bị điện tử có vai trò gì trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0?

Lời giải: 

Các thiết bị điện tử có vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0:

- Cho phép nghiên cứu chế tạo máy tính lượng tử, giúp máy tính hoạt động nhanh hơn, giải quyết được các vấn đề phức tạp một cách nhanh chóng.

- Cuộc cách mạnh công nghiệp 4.0 với xu hướng phát triển trí tuệ nhân tạo, các thiết bị điện tử sẽ góp phần quan trọng trong việc nghiên cứu, chế tạo robot thông minh,…

* Ứng dụng của Vật lí trong điện tử

Điện tử học, gọi tắt là khoa điện tử, là một lĩnh vực khoa học nghiên cứu ứng dụng vật lí và sử dụng các thiết bị điện hoạt động theo sự điều khiển của các dòng điện tử hoặc các hạt tích điện trong các thiết bị như đèn điện tử hay bán dẫn. Việc nghiên cứu thuần tuý về các thiết bị này được xem như là một nhánh nghiên cứu trong vật lý, trong khi việc thiết kế và xây dựng các mạch điện tử để giải quyết các vấn đề thực tế lại được xem như là một bộ phận của các ngành kỹ thuật điện, kỹ sư điện tử và kỹ sư máy tính.

Nói theo ngôn ngữ chuyên môn thì điện tử nghiên cứu về phương thức điều chỉnh các dòng điện và các điện thế thông qua các linh kiện điện tử hay bộ phận điện tử tích cực hay bị động được nối nhau tạo thành các mạch điện. Các mạch điện này sẽ thoả mãn các nhu cầu hữu dụng cho con người. Do đó, ngành này tìm hiểu về các linh kiện, các mạch điện, và các ứng dụng của chúng.

* Quá trình ứng dụng của Vật lí trong cuộc sống

Con người ngay từ sớm đã tiếp cận và sử dụng các vật liệu tồn tại tự nhiên quanh họ như đá, gỗ, đất sét, da sống, da thuộc từ động vật… Cùng với thời gian, họ đã khám phá ra những kỹ thuật có thể thay đổi vật liệu tự nhiên thành những vật liệu mới có tính chất ưu việt hơn như đồ gốm, các kim loại khác nhau…Dần dần, những khám phá còn cho thấy tính chất vật liệu có thể được thay đổi bằng phương pháp xử lý nhiệt hoặc bằng cách bổ sung các chất khác nhau. 

Thời xa xưa, việc sử dụng và chế tác vật liệu hoàn toàn dựa trên những thử nghiệm đơn giản và kinh nghiệm khách quan chứ chưa có hiểu biết thực sự về bản chất của sự biến đổi vật liệu qua các quá trình xử lý chúng. Chỉ đến thời gian về sau, sự tiến bộ về nhận thức của con người đã giúp họ tìm hiểu được bản chất cũng như mối quan hệ giữa các yếu tố thuộc về cấu trúc và tính chất của vật liệu. Các kiến thức này được xây dựng và phát triển mạnh trong khoảng 100 năm qua. Kể từ đó đến nay, hàng chục ngàn vật liệu khác nhau với các tính chất chuyên biệt đã được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện đại. Các loại vật liệu dùng trong các ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm có thể kể đến như: vật liệu như kim loại, nhựa tổng hợp, gốm sứ, thuỷ tinh, sợi, vật liệu composite, vật liệu bán dẫn cho công nghiệp điện tử…

“Cách mạng công nghiệp 4.0” một thành quả của nhân loại mở ra một kỷ nguyên mới với nhiều cơ hội nhưng cũng không ít khó khăn và thách thức. Sau 3 cuộc cách mạng tiên phong, cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đã mở màn một cách ngoạn mục khi cho ra đời hàng loạt công nghệ thông minh áp dụng công nghệ 4.0.

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 được phát triển dựa trên 3 trụ cột chính đó là vật lý, công nghệ sinh học và kỹ thuật số. Kết hợp tất cả các lĩnh vực nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống cho con người. Sự xuất hiện của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đã giúp xóa nhòa mọi ranh giới giữa vạn vật. Cuộc cách mạng này đang làm biến đổi mọi nền công nghiệp ở mọi quốc gia. Bề rộng và chiều sâu của những thay đổi này tạo nên sự biến đổi của toàn bộ các hệ thống sản xuất, quản lý và quản trị trên thế giới.

Nhắc đến vật lý, có thể kể đến sự ra đời của công nghệ chế tạo vật liệu nano, kỹ thuật in 3D và chế tạo cộng (Additive manufactring), tìm ra các vật liệu mới (graphene, skyrmions…), công nghệ chế tạo vật liệu chức năng, công nghệ chế tạo thiết bị nano, quang điện, công nghệ ánh sáng và quang tử,…Nổi bật đầu tiên là Công nghệ nano (Nanotechnology) – bao gồm hai công nghệ là chế tạo vật liệu nano và chế tạo thiết bị nano. Đây là hai ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet. Đối tượng nghiên cứu và chế tạo là vật liệu và thiết bị nano (Nanodevices and Nanomaterials).

>>> Tham khảo: Các nhà khoa học nghiên cứu vật liệu Nano như thế nào?