Một loại sợi polyme chắc nhất thế giới, chắc hơn 12 lần so với sợi kevlar - loại vật liệu đang được sử dụng để làm áo chống đạn - nhiều khả năng sẽ được chọn làm cơ bắp nhân tạo. Đại học Hanyang, Hàn Quốc là trường đại học đầu tư rất nhiều cho nghiên cứu khoa học (Ảnh: Koreatimes) Các nhà khoa học t...
Một loại sợi polyme chắc nhất thế giới, chắc hơn 12 lần so với sợi kevlar - loại vật liệu đang được sử dụng để làm áo chống đạn - nhiều khả năng sẽ được chọn làm cơ bắp nhân tạo.
Đại học Hanyang, Hàn Quốc là trường đại học đầu tư rất nhiều cho nghiên cứu khoa học (Ảnh: Koreatimes)
Các nhà khoa học tại trường đại học Hanyang, Hàn Quốc vừa công bố một loại sợi polyme được mô tả là: “chắc nhất thế giới, hơn 12 lần so với sợi kevlar, loại vật liệu đang được sử dụng để làm áo chống đạn”.
Được biết, các nhà khoa học Hàn Quốc đã mô phỏng cấu trúc của tơ nhện đồng thời đưa thêm than chì và ống nano cacbon vào để tạo ra một loại sợi polyme tổng hợp thế hệ mới.
Ngoài tính năng đặc biệt cứng, loại sợi này còn có khả năng dẫn điện, rất phù hợp để tạo ra các loại quần áo thông minh hoặc thậm chí là mô cơ bắp nhân tạo.
Các nhà nghiên cứu cho biết hiện họ vẫn phải tiến hành nhiều thử nghiệm nữa trước khi đưa loại sợi này ra sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, đây được cho là một phát minh có tính ứng dụng cao trên nhiều lĩnh vực, nhất là trong ngành phẫu thuật tái tạo cơ.
Các nhà khoa học tại Đại học Hanyang, Hàn Quốc, vừa công bố một loại sợi polyme tổng hợp được mô tả là chắc nhất thế giới, mở ra hướng nghiên cứu đáng chú ý cho cơ bắp nhân tạo. Vật liệu mới này có độ bền được cho là cao hơn 12 lần so với sợi Kevlar, loại vật liệu quen thuộc đang được sử dụng để chế tạo áo chống đạn. Nếu những thử nghiệm tiếp theo xác nhận đầy đủ khả năng của nó, sợi polyme này có thể trở thành nền tảng cho nhiều ứng dụng công nghệ và y học trong tương lai.
Điểm đặc biệt của công trình nằm ở cách nhóm nghiên cứu mô phỏng cấu trúc của tơ nhện, một vật liệu tự nhiên nổi tiếng nhờ sự kết hợp giữa độ nhẹ, độ dai và độ bền ấn tượng. Từ cấu trúc đó, các nhà khoa học Hàn Quốc bổ sung than chì cùng ống nano cacbon để tạo nên một thế hệ sợi polyme tổng hợp mới. Sự kết hợp giữa polyme, than chì và ống nano cacbon giúp vật liệu đạt những đặc tính khác biệt so với các loại sợi nhân tạo thông thường.
Tơ nhện vốn được nhiều nhà khoa học xem như hình mẫu lý tưởng khi nghiên cứu vật liệu bền, bởi các sợi nhỏ của nó có thể chịu lực lớn mà vẫn duy trì độ linh hoạt cần thiết. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Hanyang đã dựa trên nguyên lý cấu trúc ấy, sau đó đưa thêm những thành phần có khả năng gia tăng độ cứng và hỗ trợ dẫn điện. Kết quả là một loại sợi vừa rất chắc, vừa có thêm tính năng điện, thay vì chỉ hoạt động như vật liệu chịu lực đơn thuần.
Khả năng dẫn điện khiến sợi polyme mới trở nên phù hợp với ý tưởng phát triển quần áo thông minh, lĩnh vực đang cần những vật liệu nhẹ, bền và có thể tích hợp chức năng điện tử. Những bộ quần áo như vậy về nguyên tắc có thể sử dụng sợi dẫn điện để kết nối với các bộ phận cảm biến hoặc hệ thống điện tử nhỏ gọn. Tuy nhiên, bài công bố hiện mới nêu tiềm năng ứng dụng, chưa cho biết sản phẩm thương mại cụ thể nào đã được chế tạo từ loại sợi này.
Một hướng phát triển được đặc biệt chú ý là sử dụng sợi polyme để tạo ra mô cơ bắp nhân tạo, lĩnh vực đòi hỏi vật liệu đồng thời có độ bền cao, khả năng vận hành ổn định và tính tương thích với thiết kế cơ học. Với đặc tính cứng vượt trội cùng khả năng dẫn điện, vật liệu mới có thể đáp ứng một số yêu cầu quan trọng trong quá trình nghiên cứu các cấu trúc mô phỏng cơ bắp. Dẫu vậy, khả năng trở thành cơ bắp nhân tạo thực tế vẫn cần được kiểm chứng qua nhiều nghiên cứu và thử nghiệm chuyên sâu hơn.
Trong y học, công nghệ này được cho là có tiềm năng đáng kể đối với ngành phẫu thuật tái tạo cơ, nơi các nhà nghiên cứu luôn tìm kiếm vật liệu thay thế hoặc hỗ trợ những mô bị tổn thương. Một loại sợi có độ bền rất cao có thể cung cấp nền tảng cho các cấu trúc tái tạo, nếu nó đáp ứng được những tiêu chuẩn cần thiết trong môi trường y sinh. Nguồn tin không công bố chi tiết về khả năng tương thích sinh học, vì vậy chưa thể khẳng định vật liệu đã sẵn sàng để sử dụng trực tiếp trên cơ thể người.
Các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng loại sợi này chưa thể được đưa ngay vào sản xuất hàng loạt, bởi nhiều thử nghiệm vẫn phải tiếp tục trước khi đánh giá đầy đủ tính ổn định và hiệu quả của vật liệu. Giai đoạn tiếp theo sẽ quyết định liệu những đặc tính nổi bật được ghi nhận trong nghiên cứu có thể duy trì khi chế tạo với quy mô lớn hay không. Đây là bước cần thiết đối với mọi phát minh vật liệu mới, đặc biệt khi chúng được định hướng cho quần áo thông minh, cơ bắp nhân tạo và phẫu thuật tái tạo cơ.
Dù còn ở giai đoạn nghiên cứu, sợi polyme tổng hợp của Đại học Hanyang đã gây chú ý nhờ kết hợp độ chắc vượt trội với khả năng dẫn điện trong cùng một vật liệu. Công trình cho thấy việc học hỏi cấu trúc từ tự nhiên, rồi bổ sung những thành phần hiện đại như than chì và ống nano cacbon, có thể tạo ra hướng tiếp cận mới cho khoa học vật liệu. Nếu vượt qua các thử nghiệm cần thiết, phát minh này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là công nghệ mặc thông minh và phẫu thuật tái tạo cơ.
