Các nhà khoa học Mỹ vừa tạo ra một loại nhựa linh hoạt, lấy cảm hứng từ sinh vật sống, với nhiều khả năng ứng dụng tiềm năng trong tương lai.
Trong tự nhiên, các cơ quan như cơ bắp hay da thường vừa dẻo dai vừa mềm mại, kết hợp nhiều đặc tính cùng lúc. Từ lâu, các nhà nghiên cứu mong muốn tái tạo điều này bằng vật liệu tổng hợp, nhưng các loại nhựa trước đây thường bị hỏng, tách rời hoặc rách ở những vùng kết hợp các tính chất khác nhau.
"Thông thường, khi ghép hai vật liệu với tính chất cơ học khác nhau, chúng có xu hướng tách ra," Phó giáo sư hóa học Zachariah Page từ Đại học Texas tại Austin (UT Austin) giải thích.
Trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science, Page và nhóm cộng sự đã phát triển một phương pháp kiểm soát cấu trúc nhựa bằng cách sử dụng ánh sáng kết hợp chất xúc tác, từ đó thay đổi các tính chất như độ cứng và độ đàn hồi. Về cơ bản, vật liệu này có thể mềm và co giãn ở một số khu vực nhưng lại cứng ở những khu vực khác, giống như cơ thể sinh vật sống, theo Interesting Engineering đưa tin ngày 24/10.
"Đây là vật liệu đầu tiên thuộc loại này. Khả năng điều khiển sự kết tinh và đặc tính vật lý mở ra cơ hội ứng dụng cho thiết bị điện tử đeo được hay các cơ cấu truyền động trong robot mềm," Page cho biết thêm.
Để tạo ra loại nhựa “thông minh” này, các nhà nghiên cứu dùng monomer – những phân tử nhỏ có thể liên kết với nhau tạo thành polymer. Polymer ở đây tương tự như loại nhựa phổ biến hiện nay.
Sau nhiều lần thử nghiệm, nhóm đã tìm ra một chất xúc tác khi kết hợp với monomer và chiếu ánh sáng sẽ tạo ra polymer bán tinh thể, tương tự cao su tổng hợp. Vật liệu này cứng hơn cao su tự nhiên gấp 10 lần ở vùng có ánh sáng, nhưng vẫn giữ độ mềm dẻo ở những vùng không được chiếu sáng.
Thí nghiệm có thể tiến hành ở nhiệt độ phòng, với monomer và chất xúc tác có sẵn trên thị trường, trong khi ánh sáng chiếu là đèn LED xanh đơn giản. Quá trình phản ứng diễn ra dưới một giờ, không sinh chất độc hại, giúp sản xuất nhanh, tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường.
Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm sẽ thử nghiệm vật liệu trên nhiều đối tượng khác nhau để đánh giá ứng dụng thực tiễn. Họ hy vọng phát triển loại nhựa linh hoạt có thể cố định linh kiện điện tử trong thiết bị y tế hoặc đồ công nghệ đeo được. Ngoài ra, các vật liệu vừa dẻo vừa bền này còn có thể cải thiện chuyển động và độ bền của robot.
Đoàn Dương (Theo Interesting Engineering)