VINACHEM

Thay vì phải vứt bỏ những đồ dùng hoặc đồ chơi bằng cao su bị nứt vỡ, vì sao chúng ta không để cho chúng tự chữa lành? Các nhà nghiên cứu tại Trường kỹ thuật Viterbi thuộc Đại học Tổng hợp Nam California (Mỹ) đã phát triển vật liệu cao su in 3D có khả năng làm được việc đó. Vật liệu này có thể là bước đột phá cho các ngành sản xuất giày dép, săm lốp, người máy mềm dẻo và cả các thiết bị điện tử. Nếu được áp dụng rộng rãi, nó có thể giúp giảm thời gian sản xuất trong khi tăng độ bền và tuổi thọ của sản phẩm.

Vật liệu mới được sản xuất bằng cách áp dụng phương pháp in 3D nhờ quá trình quang trùng hợp. Đây là quá trình sử dụng ánh sáng để làm cứng nhựa lỏng trong hình dạng hoặc cấu trúc mong muốn.

Quá trình quang trùng hợp được thực hiện thông qua phản ứng với một nhóm hóa chất nhất định gọi là thiol. Khi được bổ sung một chất oxy hóa, các thiol sẽ chuyển đổi thành một nhóm khác gọi là disulfide. Disulfide chính là nhóm có khả năng sửa chữa khi bị vỡ, tạo ra khả năng tự chữa lành. Việc tìm ra tỷ lệ thích hợp giữa hai nhóm này là yếu tố then chốt để mở ra những tính chất độc đáo của vật liệu mới.

Các nhà sáng chế cho biết, khi chúng ta tăng dần hàm lượng chất oxy hóa, tính chất tự chữa lành sẽ trở nên mạnh hơn, nhưng hoạt động quang trùng hợp suy yếu đi. ở đây có sự cạnh tranh giữa hai tính chất này.

Sau nhiều lần thử nghiệm, cuối cùng các nhà nghiên cứu đã tìm ra tỷ lệ thích hợp, có thể hỗ trợ cả tính chất tự chữa lành cũng như khả năng quang trùng hợp tương đối nhanh.

Trong thời gian chỉ 5 giây, các nhà khoa học có thể in một hình vuông có cạnh 17,5 mm, họ hoàn thiện toàn bộ vật thể trong khoảng 20 phút. Vật thể này có thể tự chữa lành trong thời gian chỉ vài giờ. Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học California đã biểu thị khả năng của vật liệu mới ở nhiều sản phẩm, từ miếng lót giày, thành phần của người máy mềm dẻo, vật liệu composit nhiều pha cho đến cảm biến điện tử.

Sau khi bị cắt đôi, các vật liệu thử nghiệm đã tự chữa lành hoàn toàn chỉ trong vòng 2 giờ ở nhiệt độ 60^oC, trong khi đó vẫn duy trì độ bền và chức năng của chúng. Thời gian tự chữa lành có thể được giảm xuống bằng cách tăng nhiệt độ.

Kết quả khảo sát cho thấy, ở các nhiệt độ khác nhau (từ 40^oC đến 60^oC), vật liệu mới có thể tự chữa lành gần như 100%. Bằng cách thay đổi nhiệt độ, các nhà khoa học có thể điều chỉnh tốc độ tự chữa lành. Ngay cả ở nhiệt độ phòng, vật liệu mới vẫn có thể tự chữa lành.

Sau khi xử lý vật liệu mềm có thể in 3D, các nhà khoa học đang tìm cách phát triển các loại vật liệu tự chữa lành khác nhau, từ cao su mềm cho đến chất dẻo cứng. Những vật liệu đó có thể được sử dụng để làm chi tiết cho các loại xe, sản xuất vật liệu composit hoặc thậm chí có thể sử dụng làm áo giáp.

HS

Theo ScienceDaily, 2/2019