Vật liệu nhựa tự hồi phục và thay đổi màu sắc khi bị hư hại

Một loại vật liệu diệt dẻo mới có khả năng tự hồi phục sau khi bị hư hại bằng cách phơi ánh sáng, thay đổi nhiệt độ hoặc độ pH. Đặc biệt, trước đó nó chuyển sang màu đỏ để cảnh báo về sự hư hại đó. Nghiên cứu này được công bố tại 1 Hội nghị của Hiệp hội hóa học Hoa Kỳ.

Giáo sư Marek W. Urban của trường University of Southern Mississippi – trưởng nhóm nghiên cứu – đã cho biết: loại polymer đồng trùng hợp mới này mô phỏng khả năng tự liền lại của làn da con người sau khi bị xây sát hoặc bị vết cắt, do đó, loại polymer này mang lại khả năng tự sửa chữa bề mặt cho các thiết bị như điện thoại di động, laptop và xe hơi.

Hình 1 - Vật liệu diệt dẻo mới mô phỏng khả năng của làn da con người (Nguồn: Professor Marek W. Urban, University of Mississippi)

Vật liệu nhựa thường rất khó hoặc không thể sửa chữa lại sau khi đã bị xây sát hoặc nứt, nhưng hiện nay, nhựa đang là vật liệu rất thông dụng và có mặt trong nhiều loại sản phẩm. Việc tìm kiếm các loại nhựa tự sửa chữa đã trở thành ngày càng cấp thiết do vật liệu nhựa đang có mặt ở hầu hết những cấu trúc quan trọng trong chế tạo xe hơi, máy bay và bất kỳ hư hại nào của vật liệu nhựa cũng sẽ khiến các tính chất về nhiệt, điện và âm của chúng thay đổi.

Rất nhiều loại vật liệu nhựa mô phỏng những hệ sinh học. Một trong những phương pháp mô phỏng ấy là cấy những viên capsule vào trong nhựa. Khi nhựa bị xây sát hoặc bị vết cắt, capsule này sẽ mở ra và giải phóng những phần tử có khả năng sửa lại chỗ hư hại. Một phương pháp khác được dùng cho 1 số loại nhựa nhất định mà có thể tự “làm liền” lại chỗ hư hại bằng cách lợi dụng những thay đổi của nhựa đối với những kích thích từ môi trường bên ngoài như nhiệt, ánh sáng hoặc các tác nhân hóa học.

Thông thường, các loại nhựa có khả năng tự hồi phục dựa trên các thành phần được cấy sẵn như vậy chỉ có thể tự hồi phục một lần. Nhưng sản phẩm nghiên cứu của giáo sư Urban thì có thể tự hồi phục rất nhiều lần. Quy trình chế tạo loại nhựa này cũng dựa trên phản ứng trùng ngưng nên thân thiện với môi trường và giảm bớt chi phí.

Giáo sư Urban cũng chỉ rõ rằng các hệ sinh học có khả năng tự phục hồi mà chúng ta có thể nhìn thấy hoặc không thể nhìn thấy: “Một số sự hồi phục mà ta có thể thấy bằng mắt thường như sự hồi phục của làn da sau khi bị tổn thương, hoặc hình thành lớp vỏ cây mới sau khi bị bóc lớp vỏ cũ. Nhưng cũng có những sự hồi phục mà không thể nhìn thấy bằng mắt thường, chẳng hạn như sự tự sửa chữa của hệ thống ADN”.

Loại nhựa mà nhóm nghiên cứu của Giáo sư Urban phát triển có liên kết phân tử nhỏ. Những liên kết này sẽ bị đứt và thay đổi hình dạng khi polymer bị xây sát hoặc vỡ. Điều này dẫn đến việc màu sắc của chi tiết nhựa bị thay đổi (do liên kết thay đổi hình dạng, tạo thành những vết quanh nó). Các liên kết này có thể được tái hình thành khi có sự thay đổi về nhiệt độ, độ pH hoặc được chiếu sáng.

Giáo sư Urban dẫn chứng ví dụ, cái chắn bùn của xe hơi được làm từ vật liệu nhựa này, khi bị trầy thì có thể tự hồi phục sau khi phơi ánh sáng mạnh. Các chi tiết của máy bay có thể chuyển sang màu đỏ khi bị nứt để cảnh báo về hư hại. Các kỹ sư có thể lựa chọn sửa lại hoặc thay thế hẳn chi tiết. Giáo sư Urban cũng cho biết ứng dụng này có thể dùng trong các hệ thống vũ khí.

Đội nghiên cứu này đã nhận được tài trợ từ Bộ quốc phòng Mỹ và hiện đang nghiên cứu chế tạo vật liệu nhựa có thể làm việc ở nhiệt độ cao.

Nguồn: designnews.com

Lily Tran @ MES Lab., (biên dịch)