Phát minh vật liệu siêu trượt

Một nhóm nhà khoa học đã tạo ra vật liệu được xem là trơn trượt nhất thế giới, bằng cách mô phỏng cơ chế đặc biệt trên lá của loài thực vật nắp bình. Phát minh này gây chú ý vì bề mặt mới khiến phần lớn chất lỏng khó bám, khó đọng lại, thay vì lan rộng hoặc thấm vào vật liệu như thông thường. Đáng chú ý, cả dầu lẫn máu đều không thể thấm vào bề mặt siêu trượt ấy, mở ra khả năng giải quyết nhiều vấn đề trong y học và công nghiệp. Ý tưởng bắt nguồn từ quan sát cấu trúc tự nhiên trên lá cây nắp bình, loài thực vật nổi tiếng với khả năng giữ côn trùng trượt xuống phần dịch tiêu hóa bên dưới. Các chuyên gia đã sao chép cấu trúc phân tử đặc biệt của bề mặt lá, sau đó chuyển nguyên lý này thành một loại vật liệu nhân tạo có tính năng tương tự. Thay vì tạo ra một lớp phủ chỉ chống nước, nhóm nghiên cứu hướng tới bề mặt khiến nhiều loại chất lỏng khác nhau gần như không tìm được điểm bám ổn định. Kết quả thử nghiệm cho thấy hầu hết chất lỏng đều khó đọng lại trên vật liệu mới, kể cả những chất có tính chất phức tạp như máu và dầu. Khi tiếp xúc với bề mặt, chất lỏng có xu hướng trượt đi nhanh chóng, nhờ đó hạn chế nguy cơ lưu lại, thấm vào hoặc gây bẩn vật liệu. Đặc tính này khiến phát minh trở nên khác biệt so với nhiều vật liệu chống dính hiện nay, vốn thường chỉ hoạt động hiệu quả với một số chất lỏng nhất định. Nhà nghiên cứu Sung Hoon Kang thuộc Đại học Harvard, Mỹ, cho biết vật liệu mới có thể được chế tạo khá đơn giản và không đòi hỏi chi phí quá cao. Thông tin này đặc biệt quan trọng vì một phát minh dù hiệu quả đến đâu vẫn khó đi vào đời sống nếu quy trình sản xuất phức tạp hoặc giá thành vượt quá khả năng ứng dụng thực tế. Với cấu tạo lấy cảm hứng từ thiên nhiên, vật liệu siêu trượt có triển vọng được điều chỉnh cho nhiều mục đích khác nhau. Trong lĩnh vực y học, các nhà khoa học tin rằng vật liệu này có thể hỗ trợ phòng chống vi khuẩn trên những thiết bị thường xuyên tiếp xúc với chất lỏng cơ thể. Ống thông tiểu, ống truyền máu và nhiều dụng cụ tương tự có thể hưởng lợi từ bề mặt hạn chế máu hoặc dịch bám lại, dù bài gốc không khẳng định mọi nguy cơ nhiễm khuẩn sẽ được loại bỏ. Nếu được phát triển phù hợp, khả năng giảm tích tụ chất lỏng có thể giúp thiết bị sạch hơn, đồng thời hỗ trợ quy trình chăm sóc bệnh nhân. Ngoài y học, bề mặt siêu trượt còn được kỳ vọng phục vụ việc vận chuyển nhiên liệu, nơi chất lỏng cần đi qua đường ống hoặc thiết bị mà không để lại nhiều cặn bám. Công nghệ này cũng được nhắc tới trong lĩnh vực quang học, dù nguồn thông tin hiện có không mô tả cụ thể thiết bị hay quy trình ứng dụng. Điểm chung của những hướng phát triển ấy nằm ở khả năng kiểm soát chất lỏng tốt hơn, giảm hiện tượng lưu giữ trên bề mặt và hạn chế công đoạn làm sạch. Trong đời sống gia đình, vật liệu mới có thể trở thành nền tảng cho những loại chảo không dính thế hệ mới, giúp thức ăn khó bám hơn trong quá trình nấu nướng. Công nghệ tương tự còn được kỳ vọng góp phần tạo ra các giải pháp chống ô nhiễm, chẳng hạn cửa sổ tự làm sạch, nơi nước bẩn và chất lỏng khác khó lưu lại lâu trên kính. Những ứng dụng này vẫn cần nghiên cứu, thử nghiệm độ bền và đánh giá an toàn trước khi xuất hiện rộng rãi trên thị trường. Giáo sư Aizenberg thuộc Đại học Harvard nhận định vật liệu có thể mở ra những ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt, bao gồm hoạt động thăm dò ở những nơi sâu trong đại dương. Ở các khu vực như vậy, thiết bị phải đối mặt với áp suất lớn, chất lỏng, cặn bẩn và điều kiện vận hành khó khăn, nên bề mặt hạn chế bám dính có thể mang lại lợi ích đáng kể. Từ chiếc lá cây nắp bình đến ống y tế, cửa sổ và phương tiện thăm dò biển sâu, phát minh cho thấy thiên nhiên tiếp tục cung cấp những gợi ý giá trị cho khoa học vật liệu.