Không chỉ được dùng để làm nên những chiếc áo chống đạn, tơ nhện giờ đây còn được sử dụng để chế ra dây đàn vĩ cầm. >>> Áo giáp làm từ tơ nhện Tơ nhện là thứ cứng hơn thép song lại nhẹ hơn rất nhiều. Khi được đan ở dạng lưới, tơ nhện có thể ngăn cản những vật di chuyển, như trái cây rơi hoặc côn tr...
Không chỉ được dùng để làm nên những chiếc áo chống đạn, tơ nhện giờ đây còn được sử dụng để chế ra dây đàn vĩ cầm.
Tơ nhện là thứ cứng hơn thép song lại nhẹ hơn rất nhiều. Khi được đan ở dạng lưới, tơ nhện có thể ngăn cản những vật di chuyển, như trái cây rơi hoặc côn trùng. Vì thế nhiều nhà khoa học đã nảy ra ý tưởng dùng tơ nhện để chế tạo áo chống đạn, gân nhân tạo và nhiều thứ khác.
Shigeyoshi Osaki, một giảng viên của Đại học Y khoa Nara tại Nhật Bản, đã nghiên cứu các đặc tính của tơ nhện trong nhiều năm qua. Mới đây ông nảy ra ý tưởng dùng tơ nhện để tạo dây đàn vĩ cầm, BBC đưa tin.
Một cây đàn vĩ cầm.
"Những nhạc cụ dây, chẳng hạn như đàn vĩ cầm, là đối tượng của nhiều nghiên cứu khoa học. Tuy nhiên, phần lớn nhà nghiên cứu chỉ tập trung vào thân đàn, chứ ít người chú ý tới dây", Osaki phát biểu.
Osaki nuôi 300 con Nephila maculata - một trong những loài nhện nổi tiếng nhờ khả năng dệt những mạng tinh vi và chắc - để lấy tơ với số lượng lớn. Sau đó ông vặn từ 3.000 tới 5.000 sợi tơ theo một hướng để tạo thành bó. Trong công đoạn tiếp theo, Osaki lấy ba bó tơ bện thành một sợi dây vĩ cầm.
Sức căng là tiêu chí quan trọng nhất khi đánh giá dây vĩ cầm. Thử nghiệm của Osaki cho thấy sợi dây từ tơ nhện có sức căng lớn hơn dây đàn nilon bọc nhôm.
Khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử, Osaki nhận thấy sợi dây đàn từ tơ nhện có độ tròn hoàn hảo. Nhưng điều đặc biệt hơn là ông không thấy khoảng trống ở phần tiếp xúc giữa các bó tơ nhện. Osaki cho rằng đó chính là đặc điểm khiến sợi dây đàn của ông dai và căng, đồng thời tạo ra âm thanh khác biệt so với sợi dây đàn truyền thống.
Tơ nhện vốn nổi tiếng bởi độ bền đáng kinh ngạc, nay được đưa vào một lĩnh vực tưởng như rất xa lạ: chế tạo dây đàn vĩ cầm. Phát hiện này mở rộng danh sách ứng dụng của vật liệu tự nhiên, bên cạnh áo chống đạn, gân nhân tạo và nhiều sản phẩm kỹ thuật khác. Điểm hấp dẫn nằm ở khả năng kết hợp giữa độ nhẹ, sức căng lớn cùng những đặc tính âm thanh khác biệt.
Xét về vật liệu, tơ nhện cứng hơn thép nhưng nhẹ hơn rất nhiều, tạo nên sự cân bằng hiếm có giữa độ bền và trọng lượng. Khi được đan thành dạng lưới, những sợi tơ nhỏ bé còn có thể cản lại các vật đang chuyển động, chẳng hạn trái cây rơi hoặc côn trùng. Chính khả năng này khiến nhiều nhà khoa học quan tâm đến tơ nhện trong các thiết kế bảo vệ, y sinh và công nghệ vật liệu.
Shigeyoshi Osaki, giảng viên Đại học Y khoa Nara tại Nhật Bản, đã dành nhiều năm nghiên cứu những đặc tính đặc biệt của tơ nhện. Trong quá trình đó, ông nhận thấy các nhạc cụ dây, đặc biệt là đàn vĩ cầm, vẫn còn một bộ phận chưa được giới nghiên cứu chú ý tương xứng. Phần lớn nghiên cứu trước đây tập trung vào thân đàn, trong khi dây đàn cũng giữ vai trò quan trọng đối với chất lượng trình diễn.
Từ ý tưởng ấy, Osaki thử biến tơ nhện thành vật liệu làm dây vĩ cầm, một lựa chọn khác hẳn những loại dây truyền thống thường gặp. Để có đủ nguyên liệu, ông nuôi 300 con Nephila maculata, loài nhện nổi tiếng với những mạng tơ tinh vi và chắc chắn. Quy mô nuôi này giúp nhà nghiên cứu thu được lượng tơ cần thiết cho các bước xử lý tiếp theo.
Sau khi thu tơ, Osaki vặn từ 3.000 đến 5.000 sợi theo cùng một hướng, tạo thành một bó có cấu trúc ổn định hơn. Công đoạn tiếp theo sử dụng ba bó tơ như vậy, bện chúng lại để hình thành một sợi dây dành cho đàn vĩ cầm. Quy trình nghe có vẻ thủ công, nhưng đòi hỏi kiểm soát chính xác hướng xoắn, số lượng sợi và độ liên kết giữa các bó.
Sức căng là tiêu chí quan trọng hàng đầu khi đánh giá chất lượng một sợi dây vĩ cầm, bởi dây phải chịu lực lớn trong quá trình sử dụng. Kết quả thử nghiệm cho thấy dây làm từ tơ nhện có sức căng lớn hơn dây nilon bọc nhôm. Đặc điểm này cho thấy tơ nhện không chỉ nhẹ và bền, mà còn có tiềm năng đáp ứng yêu cầu cơ học khắt khe của nhạc cụ.
Osaki tiếp tục quan sát sợi dây mới dưới kính hiển vi điện tử để tìm hiểu nguyên nhân tạo nên những đặc tính đó. Hình ảnh thu được cho thấy sợi dây từ tơ nhện có độ tròn gần như hoàn hảo, một cấu trúc thuận lợi cho sự ổn định khi rung. Đáng chú ý hơn, giữa các bó tơ tiếp xúc với nhau hầu như không xuất hiện khoảng trống.
Theo Osaki, sự liên kết chặt chẽ giữa các bó tơ có thể giải thích vì sao sợi dây vừa dai, vừa chịu được sức căng lớn. Cấu trúc ấy đồng thời tạo ra âm thanh khác biệt so với những sợi dây vĩ cầm truyền thống, dù bài nghiên cứu không thay thế ngay các sản phẩm đang sử dụng. Từ mạng nhện trong tự nhiên đến tiếng đàn trên sân khấu, phát hiện này cho thấy một vật liệu quen thuộc vẫn có thể mở ra hướng ứng dụng bất ngờ.
