NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG

Vật liệu tự phục hồi - công nghệ biến đổi thế giới

08/05/2013 - 11:54 SA

Các khái niệm về vật liệu tự phục hồi có vẻ như là chuyện chỉ có trong series phim hành động đình đám: "Kẻ hủy diệt", thế nhưng các nhà khoa học Anh-Mỹ đã hiện thực hóa ý tưởng này và phiên bản đầu tiên dự kiến sẽ được tung ra thị trường trong năm nay. Phát minh này được đề cử là một trong những công nghệ hàng đầu có thể làm biến đổi bộ mặt thế giới trong tương lai gần

Tiềm năng của phát minh về vật liệu tự phục hồi là ở chỗ nó có thể giúp kéo dài tuổi thọ và độ an toàn của sản phẩm, làm giảm nhu cầu về nguyên vật liệu xây dựng, và cho phép sửa chữa từ xa các máy móc đang hoạt động tại các địa điểm xa xôi hoặc không thể tiếp cận như thiết bị viễn thám, tàu lặn thăm dò... Một trong những sản phẩm được giới thiệu rộng rãi và mang tính ứng dụng cao là mạch điện có thể tự nối lại sau khi bị đứt do chập điện.

Công nghệ này có thể ứng dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực

Sơn giàn khoan "tự sửa chữa”

Ý tưởng mang tính khoa học viễn tưởng này nảy sinh từ hiện tượng kim loại nóng chảy có thể hòa với nhau sau một vụ nổ sinh nhiệt lớn, và nó được tái hiện bằng các ví dụ đơn giản - chẳng hạn như lớp phủ chống ăn mòn có thể “tự sửa chữa” sau khi bị hư hỏng.

Hợp tác với Đại học Illinois (Mỹ), các kỹ sư của Công ty Autonomic Materials tại Urbana-Champaign, bang Illinois, đã nghiên cứu phát triển các loại sơn tự phục hồi, chất bịt kín và chất kết dính dựa trên công nghệ microcapsule (gọi nôm na là các viên nang siêu nhỏ). Giám đốc điều hành Autonomic Materials, ông Joe Giuliani cho biết trong các ứng dụng đầu tiên được công ty đưa ra thị trường đáng chú ý có sơn chống ăn mòn kim loại có thể tự phục hồi được sử dụng cho tàu biển, bến cảng hoặc các giàn khoan dầu khơi xa. Công nghệ này dựa trên một hệ thống mà có 2 loại “viên nang siêu nhỏ” nằm trong lớp phủ, một có chứa các thành phần tự hàn gắn và các thuốc khác có chứa một chất xúc tác. Khi lớp phủ bị hư hại, các viên nang siêu nhỏ sẽ vỡ và thành phần bên trong sẽ phản ứng với nhau, chữa lành các tổn thương để khôi phục lại sự toàn vẹn của lớp phủ. "Khi hư hỏng xảy ra, chất này đi đến các nơi bị tổn thương và thực sự có thể chữa lành dưới nước mà không có sự hiện diện của oxy”, Giám đốc điều hành Autonomic Materials nói.

Theo các chuyên gia, công nghệ này có thể giúp kéo dài thời gian cần phải tiến hành bảo dưỡng định kỳ, và giảm thiểu chi phí bảo dưỡng, đồng thời kéo dài tuổi thọ của kết cấu vật liệu xây dựng công trình. Việc giảm thời gian bảo dưỡng đã thu hút sự chú ý cho các chủ sở hữu giàn khoan và các kết cấu tương tự, thường nằm ở vị trí từ xa và cực kỳ tốn kém để bảo trì. Theo ước tính của các công ty bảo hiểm, ăn mòn khiến giá trị các tài sản trên biển hao mòn 500 tỷ USD toàn thế giới mỗi năm. “Đây không phải là một sửa chữa thẩm mỹ, việc tự sửa hoàn toàn mang tính phục hồi gần như nguyên trạng. Đó là lựa chọn hàng đầu cho những ai muốn bảo vệ tài sản của họ trước sự ăn mòn kim loại”, ông Joe Giuliani nói.

Polymer “phỏng sinh học”

Trong khi các lớp phủ microcapsule sẽ là sản phẩm tự chữa bệnh đầu tiên có mặt trên thị trường, các nhà khoa học Anh cũng đang phát triển các mô hình vật liệu phức tạp hơn. Giáo sư Ian Bond, người đứng đầu bộ phận kỹ thuật hàng không vũ trụ tại trường Đại học Bristol của Vương quốc Anh cho biết nhóm nghiên cứu của ông đã phát triển một hệ thống "phỏng sinh học" bắt nguồn từ mạch máu, dựa trên các tĩnh mạch trong cơ thể con người.

Mô tả một cách đơn giản của công nghệ "phỏng sinh học" này là sử dụng sợi rỗng có chứa chất lỏng sẽ bị rò rỉ ra ngoài và sửa chữa hư hỏng khi có tác động của ngoại lực. Công nghệ này có khả năng được sử dụng trong các vật liệu polymer tổng hợp siêu bền thay thế kim loại trong thế hệ mới của máy bay Superjumbo. Một ứng dụng khác đang được nghiên cứu là việc vật liệu này có thể tạo ra các “vết bầm” để hiển thị các nơi bị tổn thương - ứng dụng trong chế tạo xe hơi và kính “tự liền” bằng cách làm kín các vết nứt bằng chất lỏng khi nó nứt vỡ. “Các vết nứt sẽ biến mất nhưng bạn sẽ không thể khôi phục sự toàn vẹn về cấu trúc”, Giáo sư Ian Bond nói.

Kính “tự liền” có thể được sử dụng trong kính chắn gió bọc thép của xe quân sự - cho phép hành khách lái xe đi trong vùng xảy ra chiến sự với tầm nhìn rõ ràng - hoặc trong màn hình điện thoại thông minh, mặc dù trong thực tế, có thể không có nhiều nhu cầu kéo dài thời gian sử dụng điện thoại di động. “Đó là một bước đi hợp lý, chúng tôi đã bắt đầu với từ các ý tưởng đơn giản, theo những gì thiên nhiên màu nhiệm đã làm”, Giáo sư Ian Bond nói. “Đây là sự khởi đầu của khái niệm cho phép vật liệu để phục hồi hoàn toàn”.

Theo ANTĐ/CNN