VINACHEM

Những ai đã sử dụng hồ dán đều biết có hai loại chất kết dính cơ bản: những chất cho phép kết dính các đồ vật vào nhau trong thời gian dài (ví dụ keo epoxy dùng trong xây dựng) và những chất chỉ kết dính các đồ vật với nhau trong thời gian ngắn nhưng có thể sử dụng lại (ví dụ hồ dán trên những mẩu giấy nhắc việc).

Thách thức lớn đối với các nhà sản xuất keo dính là tìm ra chất kết dính mạnh như keo epoxy nhưng có thể tái sử dụng như hồ dán trên giấy nhắc việc.

Nay các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Pennsylvania (Mỹ) đã giải được bài toán đó bằng cách tạo ra một loại chất kết dính mới, có thể gắn chắc như bê tông nhưng cũng có thể được tách ra một cách dễ dàng, sau đó lại gắn lại nhiều lần.

Chất kết dính mới được gọi là PHEMA dựa theo thành phần hóa học của nó (polyhydroxyethylmethacrylate). Tương tự như nhiều sáng chế lớn, sản phẩm này cũng được lấy cảm hứng từ thiên nhiên. Tuy nhiên, bản thân việc lựa chọn dạng chất kết dính tự nhiên để phân tích đã là một thách thức không nhỏ, nhóm các nhà khoa học Pennsylvania đã phải khảo sát vô số chất kết dính lấy từ những con trai, những con bướm, phấn hoa,…

Theo các nhà khoa học, con tắc kè có thể đặt một chân xuống và lại nâng lên, vì vậy tác dụng kết dính của chân con tắc kè là tác dụng có thể đảo ngược, nhưng rất yếu. Một con tắc kè chỉ nặng 50 gam, trong khi đó một người trưởng thành thường nặng ít nhất 50 kg. Nếu muốn giữ một người trên tường, ta không thể sử dụng lực kết dính tương tự như của tắc kè. Chúng ta có thể sử dụng chân không, nhưng sẽ cần phải một chiếc máy bơm chân không rất lớn.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã bắt đầu khảo sát một số loài ốc sên có khả năng tiết ra chất nhớt gắn kết rất chắc, nhưng có thể tách ra khi ốc sên muốn di chuyển. ốc sên tự gắn mình lên thân cây bằng một cấu trúc gọi là nắp màng. Nó có thể gắn chặt đến mức ta không thể kéo ra bằng tay mà phải sử dụng đến chiếc đục. Nhưng khi trời mưa, lực kết dính nới lỏng ra và con ốc sên có thể trườn đi chỗ khác.

Lấy cảm hứng từ loài ốc sên Polygridae với khả năng tạo ra keo dính siêu mạnh nhưng có thể tái sử dụng, các nhà khoa học Pennsylvania đã bắt đầu nghiên cứu một loại bột nhão rất dính khi khô nhưng có thể dễ dàng tách ra khi bị ướt.

Kết quả họ thu được đã gây bất ngờ cho các chuyên gia về keo dính. Keo kết dính của các nhà khoa học Pennsylvania với diện tích chỉ bằng chiếc tem bưu điện có thể dễ dàng giữ được một người nặng 70 kg. Trên thực tế, keo dính này mạnh đến mức các nhà khoa học đã gặp khá nhiều khó khăn khi đo độ mạnh của nó.

Cuối cùng, các nhà khoa học đã phải thiết kế những chiếc dây đai làm từ vật liệu Kevlar (thường dùng cho áo khoác chống đạn) để có thể kéo rời những vật đã gắn keo PHEMA.

Nhưng điều gây ấn tượng nhất ở loại keo siêu mạnh này là tính chất dính của nó có thể được hủy bỏ hoặc khôi phục, vì keo PHEMA chỉ có tác dụng gắn chặt khi khô. Chỉ cần cho nước vào là sau vài phút đã có thể tháo rời vật đang gắn keo, đưa keo trở về trạng thái có thể tái sử dụng. Khả năng đặc biệt này của loại keo mới đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà sản xuất keo dính.

Bí quyết cho khả năng đặc biệt của keo PHEMA nằm ở chỗ, nó không phải là chất lỏng giống nhiều loại keo dính khác, mà là một loại gel nước tương tự như thạch. Gel nước là vật liệu mềm và ướt, nếu được ngâm trong nước nó sẽ hút nước. Nhưng khi khô, nó trở nên cứng chắc như nắp một chai chất dẻo.

Nhờ tính chất nói trên, ở trạng thái ướt các phân tử gel nước có khả năng tự lấp kín vào những vết sước cực nhỏ và các điểm khiếm khuyết thường có trên tất cả các bề mặt. Ngay cả thủy tinh mài bóng cũng có những rãnh sước cực nhỏ như vậy trên bề mặt khi quan sát dưới kính hiển vi. Những điểm khiếm khuyết cực nhỏ đó chính là nơi mà chất keo dính sẽ lấp vào.

Thách thức thực sự đối với các nhà khoa học Pennsylvania nằm ở chỗ tìm ra một chất có thể gắn khít vào những rãnh như vậy cả ở trạng thái khô và ướt. Khi gel nước được làm khô, chúng thường co lại, nhưng keo PHEMA không như vậy nên không thể được tách ra. Tuy nhiên, khi làm ướt loại keo này sẽ dễ dàng được tách ra mà không cần dùng lực.

Các nhà khoa học cho biết, độ dính của keo PHEMA không giảm khi sử dụng ở diện tích lớn, khác với các loại keo dính khác.

Do chịu tác động của nước, keo PHEMA sẽ không thể được sử dụng ở một số lĩnh vực hoặc trong môi trường khí hậu rất ẩm ướt. Tuy nhiên, các nhà khoa học tin rằng loại keo mới này sẽ được ứng dụng trong một số ngành công nghiệp như ngành chế tạo xe ôtô, chẳng hạn để thử nghiệm các chi tiết trước khi chúng bị tách rời khỏi nhau.

Một trong những ứng dụng thú vị của keo dính PHEMA có thể là để treo các vật lên tường, nhất là trên tường trát vữa khá nhẵn.

LH

Theo ChemistryWorld, 7/2019