VINACHEM

Các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang, Singapo, đã tạo ra một loại vật liệu tương tự như giấy, được làm từ phấn hoa sẵn có trong thiên nhiên. Giấy này có thể uốn cong và cuộn tròn lại theo sự thay đổi của độ ẩm trong môi trường. Khả năng của loại giấy mới thay đổi các đặc tính cơ học dưới tác động của môi trường bên ngoài khiến cho nó rất hữu ích trong một phạm vi ứng dụng rộng, từ cơ nhân tạo, robot mềm đến cảm biến. Nếu kết hợp với phương pháp in kỹ thuật số, loại vật liệu mới này có triển vọng được áp dụng để chế tạo các cơ cấu dẫn động tự nhiên thế hệ mới, có thể lập trình. Đó là những cơ cấu được sử dụng để tạo ra và điều khiển các chuyển động cơ học.

Các nhà khoa học đã trình diễn cho thấy, loại giấy phấn hoa này có thể được gấp thành bông hoa và sẽ “nở hoa” khi gặp hơi nước. Họ cũng cho thấy, các tính chất vật lý của vật liệu phấn hoa này có thể được điều chỉnh và một mẩu giấy phấn hoa có thể tự “di chuyển”.

Một nhà nghiên cứu trong nhóm nghiên cứu cho biết, ngày nay khoa học đã đạt được nhiều tiến bộ trong việc phát triển các cảm biến bằng vật liệu mô phỏng sinh học và các cơ cấu dẫn động làm từ vật liệu tổng hợp, nhưng những vật liệu này có những hạn chế như chi phí tương đối cao và không thân thiện môi trường. Do đó, hiện đang có nhu cầu rất lớn về vật liệu giá rẻ và thân thiện môi trường cho các ứng dụng tương tự.

Giống như quả thông có thể xòe ra và chụm lại theo độ ẩm không khí, giấy phấn hoa của các nhà khoa học Singapo cũng có thể hoạt động như một cơ cấu dẫn động đáp ứng với sự thay đổi của độ ẩm không khí.

Phát hiện mới này của các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang dựa trên nghiên cứu trước đó của họ về việc chuyển hóa hạt phấn hoa thành các vi hạt keo mềm, có thể thay đổi tính chất theo các tác động bên ngoài. Sản phẩm thu được không gây dị ứng.

Để tạo ra loại giấy mới, trước tiên các nhà nghiên cứu đã chuyển đổi các hạt phấn hoa siêu bền của hoa hướng dương thành vật liệu mềm dẻo giống như keo trong một quá trình tương tự sản xuất xà phòng. Quá trình này cũng bao gồm việc loại bỏ chất kết dính phấn hoa phủ trên bề mặt các hạt, sau đó ủ phấn hoa vài giờ trong môi trường kiềm.

Kết quả thu được là vật liệu tương tự như keo, có thể được ép khuôn và sấy khô để tạo thành vật liệu tương tự như giấy. Khi sử dụng kính hiển vi quét điện tử, các nhà khoa học đã quan sát thấy loại giấy phấn hoa này bao gồm các lớp hạt phấn hoa xen kẽ, trong đó lớp trên thô ráp hơn nhiều so với lớp dưới.

Bề mặt trên của giấy phấn hoa thô ráp vì nó bao gồm các đầu nhọn còn sót lại của các hạt phấn hoa, trong khi đó bề mặt dưới cùng tương đối trơn nhẵn. Sự khác biệt cấu trúc như vậy của các lớp hạt phấn hoa khiến cho loại giấy này uốn cong khi gặp hơi nước và thẳng lại trong môi trường khô. Những chu kỳ uốn cong lặp lại trong các điều kiện ẩm và khô khiến cho giấy có thể thực hiện các động tác kích thích nhẹ.

Các nhà khoa học giải thích, khi hấp thụ nước hoặc hơi nước, các hạt phấn hoa trong giấy nở ra và phồng lên. Do sự khác biệt cấu trúc ở các lớp hạt phấn hoa, tờ giấy sẽ phồng lên theo cách khác nhau ở các phần khác nhau, tạo ra ứng suất bên trong qua suốt chiều dày của tờ giấy và buộc nó phải uốn cong.

Với một bông hoa làm từ giấy phấn hoa, có thể “nở hoa” khi cho hấp thụ hơi nước một cách từ từ, các nhà khoa học đã biểu thị tiềm năng ứng dụng của giấy phấn hoa như robot mềm tự dẫn động.

HV

Theo ScienceDaily, 4/2020