Việc bước trên tường sẽ sớm trở thành hiện thực nhờ những găng tay và giày có độ bám dính rất cao, các nhà khoa học Mỹ khẳng định. Với loại vải mới của Đại học Stanford tại Mỹ, con người có thể leo tường như Người Nhện. (Ảnh: petervaldivia.com) . Kỹ thuật giúp người bò được trên tường mô phỏng hoạt ...
Việc bước trên tường sẽ sớm trở thành hiện thực nhờ những găng tay và giày có độ bám dính rất cao, các nhà khoa học Mỹ khẳng định.
Với loại vải mới của Đại học Stanford tại Mỹ, con người có thể leo tường như Người Nhện. (Ảnh: petervaldivia.com).
Kỹ thuật giúp người bò được trên tường mô phỏng hoạt động của con tắc kè.
Ngón chân tắc kè có nhiều hàng vảy song song. Dưới kính hiển vi chúng ta có thể nhìn thấy mặt trên của mỗi vảy có rất nhiều sợi lông nhỏ xíu (khoảng 5.000 sợi trên mỗi mm2). Tính ra mỗi bàn chân của tắc kè có khoảng 500.000 sợi lông, mỗi sợi có độ dài bằng hai lần chiều rộng tóc người. Khi tắc kè duỗi dài các ngón chân xuống, các sợi lông cũng duỗi ra rồi ngả về phía sau. Nhờ thao tác khéo léo đó mà rất nhiều sợi lông tiếp xúc với mặt phẳng.
Telegraph cho biết, trong suốt hàng chục năm qua giới khoa học tìm mọi cách để những loại vải có khả năng bám dính như chân tắc kè. Các nhà khoa học của Đại học Stanford tại Mỹ đã tạo ra một loại vải như thế. Loại vải của họ có kết cấu giống như cao su và bề mặt của nó được bao phủ bởi vài nghìn sợi polymer nhỏ xíu như lông ở chân tắc kè. Những sợi polymer đó mỏng hơn hàng chục lần so với tóc người. Vải mới chịu lực rất tốt và có thể tái chế. Nó đã được thử nghiệm trên một robot có hình dạng giống tắc kè. Thử nghiệm cho thấy tắc kè máy có thể di chuyển trên các vách dựng đứng bằng kính và kim loại.
Video thử nghiệm vải siêu dính
Từ năm 2006 đến nay nhóm chuyên gia của Đại học Stanford tiếp tục nâng cấp vải siêu dính để nó có thể chịu được trọng lượng của người.
Paul Day và Alan Asbeck cùng nghiên cứu chất liệu kết dính giống như chân tắc kè
Giáo sư Mark Cutkosky, trưởng nhóm nghiên cứu, nói rằng điểm thú vị của ngón chân tắc kè là khả năng bám dính một chiều. Khi tắc kè di chuyển chân theo hướng khác, hiện tượng dính biến mất. Ngón chân tắc kè hoàn toàn khác với băng dính. Nếu vuốt băng dính theo một chiều thì chúng ta sẽ phải bóc nó theo chiều ngược lại. Nhưng nếu tắc kè đẩy chân về phía trước để bám thì chúng chỉ cần đẩy theo một hướng khác để nhấc lên.
“Chúng ta cũng có thể lấy việc bước trên nền xi măng với bã kẹo cao su dưới đế giày để minh họa. Sau khi ấn chân xuống nền, bạn phải nhấc chân lên để kéo đế giày lên. Nhưng với vật liệu bám dính theo hướng, bạn chỉ cần dịch chân sang một hướng khác để đưa đế giày lên”, Cutkosky nói thêm.
Ý tưởng con người bước trên tường, từng chỉ xuất hiện trong phim ảnh, đang tiến gần hiện thực nhờ một loại găng tay và giày có khả năng bám dính đặc biệt cao. Các nhà khoa học Mỹ cho rằng công nghệ này có thể giúp con người leo trên những bề mặt dựng đứng, gợi liên tưởng rõ rệt đến nhân vật Người Nhện. Nền tảng của phát minh nằm ở cách con tắc kè bám vào kính, kim loại và nhiều mặt phẳng trơn nhẵn khác mà không cần keo dính thông thường.
Ngón chân tắc kè chứa nhiều hàng vảy xếp song song, tạo nên cấu trúc đặc biệt giúp loài bò sát này di chuyển linh hoạt trên tường. Quan sát dưới kính hiển vi cho thấy mặt trên mỗi vảy phủ dày những sợi lông cực nhỏ, với khoảng 5.000 sợi trên mỗi milimét vuông. Tính chung, một bàn chân tắc kè có khoảng 500.000 sợi lông, mỗi sợi dài tương đương hai lần chiều rộng của một sợi tóc người.
Khi tắc kè duỗi các ngón chân xuống, những sợi lông li ti cũng duỗi ra rồi nghiêng về phía sau theo một hướng nhất định. Động tác này đưa số lượng lớn sợi lông tiếp xúc đồng thời với bề mặt, tạo lực bám đủ mạnh để nâng cơ thể con vật. Cơ chế tự nhiên tinh vi ấy trở thành hình mẫu để giới khoa học phát triển vật liệu nhân tạo có thể giúp con người leo tường an toàn hơn.
Trong hàng chục năm, các nhà nghiên cứu đã tìm cách chế tạo loại vải có khả năng bám dính tương tự bàn chân tắc kè nhưng vẫn dễ điều khiển. Nhóm chuyên gia tại Đại học Stanford, Mỹ, tạo ra một loại vải có kết cấu giống cao su, bên ngoài phủ vài nghìn sợi polymer nhỏ xíu mô phỏng những sợi lông trên ngón chân tắc kè. Những sợi polymer này mỏng hơn hàng chục lần so với tóc người, vì vậy chúng tạo được nhiều điểm tiếp xúc mà không cần phủ keo lên toàn bộ vật liệu.
Loại vải mới có khả năng chịu lực tốt, đồng thời có thể tái chế sau khi sử dụng, hai đặc điểm quan trọng đối với một công nghệ hướng tới ứng dụng thực tế. Các nhà khoa học đã gắn vật liệu lên một robot có hình dạng giống tắc kè để kiểm tra khả năng bám trên những mặt phẳng dựng đứng. Kết quả cho thấy robot có thể di chuyển trên các vách kính và kim loại, chứng minh thiết kế nhân tạo đã tái hiện được một phần cơ chế tự nhiên.
Từ năm 2006 đến nay, nhóm nghiên cứu Đại học Stanford tiếp tục nâng cấp loại vải siêu dính để vật liệu có thể chịu được trọng lượng của con người. Paul Day và Alan Asbeck cùng tham gia nghiên cứu chất liệu kết dính mô phỏng bàn chân tắc kè, trong khi Giáo sư Mark Cutkosky giữ vai trò trưởng nhóm. Mục tiêu của công trình không chỉ là tạo lực bám lớn, mà còn bảo đảm người sử dụng có thể chủ động gắn chân hoặc tay rồi tháo ra.
Theo Giáo sư Mark Cutkosky, điểm đặc biệt ở ngón chân tắc kè nằm ở khả năng bám dính theo một hướng, thay vì dính chặt mọi phía như băng keo. Khi tắc kè di chuyển bàn chân theo hướng khác, lực bám biến mất, cho phép nó nhấc chân lên mà không cần kéo mạnh khỏi bề mặt. Cơ chế này giúp con vật liên tục đặt chân, bám chắc, đổi hướng rồi tách chân với những thao tác nhanh và chính xác.
Băng dính thường đòi hỏi người dùng bóc theo hướng ngược lại sau khi miết nó xuống bề mặt, còn vật liệu mô phỏng tắc kè chỉ cần dịch chuyển theo một hướng khác để tháo ra. Có thể hình dung sự khác biệt bằng đế giày dính bã kẹo cao su trên nền xi măng, khi người đi phải nhấc chân lên để kéo cả phần đế khỏi mặt đất. Với vật liệu bám dính định hướng, chỉ một chuyển động ngang phù hợp có thể giải phóng bàn chân, mở ra khả năng chế tạo giày và găng tay giúp con người bò trên tường.
