Nhựa tự lành theo cơ chế đông máu

Mô phỏng trên máy tính quá trình “vá” lỗ thủng của loại nhựa mới (Nguồn: Internet)

Đông máu là một cách thức cơ thể tự chữa trị sau tổn thương từ cấp độ nhỏ nhất. Quá trình này diễn ra nhanh, đáng tin cậy và liên tục trong từng phút mà chúng ta không hề hay biết. Dựa trên hiện tượng này, một nhóm dẫn đầu bởi phó giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật Alfredo Alexander-Katz thuộc học viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã tiến hành nghiên cứu và tìm cách tạo ra các vật liệu tự phục hồi hồi đầu năm 2013.

Nghiên cứu trên mang lại một mô hình mới dành cho các vật liệu tự phục hồi. Những vật liệu như vậy đã từng xuất hiện trước thế chiến thứ II nhưng nguyên lý hoạt động còn rất sơ khai. Một số sử dụng một lớp vật liệu có thể dãn nở để bít lỗ thủng. Số khác dựa trên các ống mao dẫn chứa nhựa cây và khi vật liệu bị hư hại, nhựa sẽ trào ra từ các ống mao dẫn và khô cứng lại để sửa chữa.

 

Tuy nhiên, hiện tượng đông máu linh hoạt hơn bởi chúng hình thành dưới các điều kiện nhất định và phân rã khi những điều kiện này không còn thích hợp. Quan trọng hơn, chúng không chỉ đơn thuần là một hợp chất giúp hàn gắn mà là cả một cấu trúc định hình với tốc độ rất nhanh và có thể đảo ngược. Bằng cách mô phỏng cơ chế đông máu, nhóm nghiên cứu tại MIT tin rằng họ có thể tìm ra một loạt các ứng dụng. Không chỉ dừng lại ở vật liệu tự phục hồi, cơ chế đông máu còn có thể được sử dụng trong các vật liệu tự lắp ghép hay lốp xe tự vá.

Mới gần đây, các chuyên gia thuộc Đại học Illinois (Mỹ) vừa phát triển một loại nhựa tự lành mới có thể vá lỗ thủng rộng tới hơn 3cm, nhiều gấp 100 lần các loại nhựa tự lành trước đó.  

Giáo sư Scott White và cộng sự từng tạo ra loại nhựa có chứa các hạt li ti, bên trong chứa sẵn hóa chất làm lành để khi vật liệu bị nứt, chất này sẽ được giải phóng để nối liền vết nứt. Tuy nhiên, kỹ thuật này chỉ có thể vá vết nứt (hoặc xước) rất nhỏ.

Để có thể làm lành các vết hỏng lớn hơn, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại nhựa mới “có mạch”, lấy cảm hứng từ các động mạch và tĩnh mạch trong cơ thể người.Theo đó, khi bị nứt hay thủng, mạng lưới mao mạch của tấm nhựa sẽ tiết ra các hóa chất theo hai luồng riêng biệt và kết hợp với nhau tạo thành phản ứng “vá” bằng hai công đoạn. Đầu tiên là chúng tạo thành loại khung gel trên bề mặt vết nứt, sau đó chất gel từ từ đông cứng lại thành một cấu trúc vững chắc.

“Chúng tôi đã nối liền các đường nứt trên 35mm trong vòng 20 phút và khôi phục chức năng cơ học của nó trong vòng 3 giờ” – các nhà nghiên cứu công bố trên tạp chí Science. Ngoài ra, các thử nghiệm cho thấy loại nhựa tự lành mới đã phục hồi được tới 62% độ bền ban đầu của nó.

Tuyết Trinh (th)