VINACHEM

Đối với những con mực và bạch tuộc, việc đồng thời thay đổi màu và kiểu da để biến mất trong môi trường chỉ là một phần trong những kỹ năng ngụy trang đặc biệt của chúng. Những động vật biển này có thể nhanh chóng biến đổi da thành bề mặt với cấu trúc 3D, khiến cho chúng trở nên xù xì như rong biển, san hô hoặc các vật thể khác mà chúng phát hiện và sử dụng để ngụy trang, ẩn mình trong đó.

Dựa theo khả năng độc đáo đó của mực và bạch tuộc, các kỹ sư tại ĐHTH Cornell (New York, Mỹ) đã sáng chế một loại da ngụy trang tổng hợp - một loại vật liệu với bề mặt có thể co giãn và có thể biến đổi thành các cấu trúc 3D theo lập trình.

Vật liệu được kích hoạt bằng thủy lực của nhóm nghiên cứu được lấy gợi ý từ những cái bướu 3D mà những con bạch tuộc có thể cho hiện ra trong thời gian cực ngắn (khoảng 1/5 giây) để ngụy trang, sau đó lại co lại để có thể bơi đi mà không phải chịu tác động của lực cản thủy động học.

Theo một nhà nghiên cứu, rất nhiều con vật khác cũng có bướu, nhưng chúng không thể giãn ra và co lại ngay lập tức như mực và bạch tuộc. Những động vật biển thân mềm này không có vỏ cứng, vì vậy vũ khí phòng ngự chính của chúng là lớp da có khả năng ngụy trang.

Những chiếc bướu như trên là ví dụ điển hình về những cấu trúc sinh học có cơ nhưng không có khung xương tựa đỡ (ví dụ lưỡi người). Các kỹ sư ĐHTH Cornell là những người đầu tiên mô tả chi tiết cấu trúc, chức năng hoạt động và cơ chế sinh học của những chiếc bướu như vậy. Theo họ, bậc tự do trong hệ thống các bướu của bạch tuộc và mực rất cao. Những con mực châu âu có ít nhất 9 bộ bướu, có thể được bộ não kiểm soát một cách độc lập. Mỗi chiếc bướu đó có khả năng chuyển đổi từ một bề mặt 2D phẳng qua một thể liên tục các hình dạng cho đến khi đạt đến hình dạng 3D cuối cùng - có thể là hình nón hoặc một trong hàng chục hình dạng khác, tùy thuộc vào sự bố trí của các cơ trong cấu trúc.

Phát hiện đột phá của các kỹ sư tại ĐHTH Cornell là đã phát triển các cụm mô tổng hợp, cho phép vật liệu 2D có thể được lập trình và co giãn thành nhiều hình dạng 3D khác nhau.

Theo một chuyên gia về cơ kỹ thuật và cơ học ứng dụng, đây là ví dụ điển hình về kỹ thuật mô phỏng sinh học. Ví dụ, vật liệu nói trên có thể được biến đổi một cách có kiểm soát để phản xạ ánh sáng khi ở hình dạng 2D hoặc hấp thụ ánh sáng khi ở hình dạng 3D. Một vật liệu như vậy sẽ có nhiều ứng dụng trong những tình huống mà chúng ta cần tác động đến nhiệt độ của vật liệu.

HS

Theo Chemistry & Industry, 10/2017