Trong thế giới của vật liệu và công nghệ, sự đổi mới không ngừng mở ra những khả năng mới cho ứng dụng thực tế. Một bước đột phá mới trong lĩnh vực chất kết dính đã được nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) giới thiệu, đó là chất kết dính siêu bền, mạnh mẽ và có khả năng ghi nhớ hình dạng, tạo ra từ polyme epoxy E44. Phát minh này không chỉ là một bước tiến quan trọng trong công nghệ vật liệu mà còn mở ra những ứng dụng thú vị và tiềm năng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ chế tạo robot đến thiết bị leo núi.

Khám Phá Công Nghệ Ghi Nhớ Hình Dạng

Chất kết dính mới này được làm từ polyme epoxy E44, một loại nhựa có khả năng ghi nhớ hình dạng. Vật liệu ghi nhớ hình dạng (shape-memory materials) là những chất liệu có khả năng trở lại hình dạng ban đầu sau khi bị biến dạng dưới tác động của một yếu tố kích thích như nhiệt độ. Công nghệ này đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nhưng việc áp dụng nó vào chất kết dính là một sự đổi mới đáng kể.

Theo giáo sư Jimmy Hsia, đại diện nhóm nghiên cứu, công nghệ này có thể là một bước tiến lớn trong việc phát triển các robot có khả năng leo lên nhiều loại bề mặt khác nhau, hoặc thiết bị leo núi như găng tay và ủng cho con người. Chất kết dính mới không chỉ bám dính tốt mà còn có thể dễ dàng tách ra khỏi bề mặt bằng cách thay đổi nhiệt độ, điều này làm cho nó trở thành một công cụ linh hoạt và tiện ích trong nhiều ứng dụng.

Cơ Chế Hoạt Động Của Chất Kết Dính

Ở nhiệt độ phòng, polyme epoxy E44 có dạng nhựa cứng và thủy tinh. Tuy nhiên, khi được đun nóng, nó sẽ chuyển thành dạng mềm và giống cao su, với khả năng khóa vào các ngóc ngách cực nhỏ trên bề mặt. Điều này cho phép chất kết dính lấp đầy các vết nứt và kẽ hở nhỏ trên bề mặt vật liệu.

Khi chất kết dính được làm nguội, nó sẽ hình thành các liên kết cực mạnh nhờ hiệu ứng khóa hình dạng. Điều này có nghĩa là khi chất kết dính được ép vào một bề mặt và nguội đi, nó sẽ giữ chặt vào vị trí đó một cách bền vững. Để tháo chất kết dính ra, chỉ cần làm nóng trở lại đến khoảng 60°C (140°F), việc này sẽ mất khoảng một phút khi sử dụng máy sấy tóc.

Ứng Dụng Trong Thực Tế

Một trong những ứng dụng tiềm năng nhất của chất kết dính này là trong việc chế tạo robot có khả năng leo lên nhiều loại bề mặt. Chất kết dính có thể giúp robot bám chắc vào các bề mặt không đồng đều và leo lên các cấu trúc phức tạp, mở ra cơ hội mới cho việc phát triển các công nghệ tự động hóa và khám phá.

Ngoài ra, chất kết dính này cũng có thể được ứng dụng trong thiết bị leo núi như găng tay và ủng. Với khả năng bám dính mạnh mẽ và có thể tháo rời bằng cách thay đổi nhiệt độ, các thiết bị leo núi có thể được trang bị chất kết dính này để tăng cường khả năng bám chắc vào các bề mặt trơn trượt và khó khăn.

Đặc Tính Kỹ Thuật và Hiệu Suất

Trong các thử nghiệm, chất kết dính mới đã chứng minh khả năng bám vào nhiều loại kết cấu khác nhau mà không để lại bất kỳ dư lượng chất dính nào. Hình dạng tốt nhất của vật liệu là một loạt các cấu trúc giống như sợi tóc, với mỗi sợi rộng vài mm. Bằng cách sắp xếp một tập hợp các sợi nhỏ như vậy, nhóm nghiên cứu đã tăng trọng lượng mà chất kết dính có thể giữ được.

Thí nghiệm cho thấy, sử dụng các sợi nhỏ có tiết diện 19,6 mm², với mỗi sợi có thể giữ tới 1,56 kg. Việc bổ sung thêm nhiều sợi nhỏ sẽ làm tăng trọng lượng tối đa mà vật liệu giữ được. Ví dụ, một miếng đệm cỡ lòng bàn tay gồm 37 sợi nhỏ có thể chịu được trọng lượng lên đến 60 kg.

Tương Lai và Tiềm Năng Phát Triển

Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực để rút ngắn khoảng thời gian kích hoạt vật liệu xuống chỉ còn vài giây và giảm nhiệt độ chuyển đổi gần bằng nhiệt độ cơ thể. Điều này sẽ mở ra nhiều khả năng ứng dụng hơn, chẳng hạn như trong các thiết bị y tế hoặc công nghệ tiêu dùng.

Các kích thích để chuyển vật liệu từ trạng thái này sang trạng thái khác cũng có thể được cải tiến thêm. Chẳng hạn, nhóm nghiên cứu đang xem xét việc sử dụng dòng điện hoặc ánh sáng để kích thích sự chuyển đổi của chất kết dính. Điều này sẽ làm tăng tính linh hoạt và tiện ích của vật liệu, mở rộng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Chất kết dính mới từ polyme epoxy E44 với khả năng ghi nhớ hình dạng là một đột phá công nghệ đáng chú ý, mở ra nhiều cơ hội và ứng dụng mới trong các lĩnh vực từ robot tự động đến thiết bị leo núi. Với khả năng bám dính mạnh mẽ, dễ dàng tháo rời và khả năng tái sử dụng, chất kết dính này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của các công nghệ hiện tại mà còn mở ra những khả năng mới trong việc phát triển các sản phẩm và thiết bị thông minh.

Sự đổi mới này không chỉ chứng minh khả năng của công nghệ vật liệu mà còn là bước tiến quan trọng trong việc giải quyết các thách thức kỹ thuật và mở rộng ứng dụng của các vật liệu tiên tiến. Khi công nghệ này tiếp tục được phát triển và cải thiện, chúng ta có thể mong đợi những ứng dụng thú vị và hữu ích hơn trong tương lai.

Nguồn: CESTI