Loại nhựa có khả năng hàn gắn vết nứt và kéo dài tuổi thọ của vệ tinh

Một loại nhựa đặc biệt có khả năng tự hàn gắn các vết nứt vỡ, đồng thời, khi tiếp xúc với ánh sáng sẽ kéo dài tuổi thọ của vệ tinh.

Các nhà khoa học cho biết rằng, loại nhựa polyme này có thể tự hàn gắn các vết nứt vỡ trên bề mặt vệ tinh bằng cách chuyển đổi từ một cấu trúc cứng cáp thành một chất mềm dẻo hơn, dễ uốn khi tiếp xúc với ánh sáng nhất định.

Trong những điều kiện nhất định, nhựa được sử dụng bởi các nhà nghiên cứu có thể trở nên mềm dẻo và linh động hơn gấp 10 lần.

Loại nhựa này cũng có thể ứng dụng trong việc bọc các phương tiện di chuyển trên Trái Đất, điển hình là ô tô, giúp chúng có khả năng tự hồi phục sau khi xảy ra va chạm.

Jeremiah Johnson, Giáo sư hóa học tại viện Công nghệ Massachusetts (MIT), và cũng là người đứng đầu nghiên cứu này cho biết: “Chúng ta có thể chuyển đổi trạng thái vật chất qua lại, và ở mỗi trạng thái đó, chúng sẽ hoạt động như một loại vật liệu khác dù có cùng phần hợp thành”.

Thông thường, khi một vật liệu đã được định hình, độ cứng của nó không thể chuyển đổi.

Ví dụ, một quả bóng vẫn còn độ đàn hồi, chúng ta không thể khiến nó trở nên giòn, dễ vỡ mà không thay đổi cấu trúc hóa học của nó.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại vật liệu có khả năng chuyển đổi trạng thái.

Các nhà khoa học ở MIT đã tạo ra điều này bằng cách đưa các polyme vào một phân tử nhạy cảm với ánh sáng có thể được sử dụng để thay đổi các liên kết trong vật liệu.

Vật liệu được sử dụng trong nghiên cứu mới nhất đó chính là polymer polyethylene glycol (PEG). Tuy nhiên các nhà khoa học cho rằng nghiên cứu này có thể thành công với mọi loại polyme.

Tiến sĩ Johnson cho biết: “Nếu bất kỳ thứ gì được làm từ nhựa và cao su và có khả năng tự phục hồi sau khi bị hư hại vậy thì chúng ta không cần phải vứt chúng đi nữa”.

Ông cũng nói thêm: “Có thể điều này gần với việc vật liệu polyme sẽ làm tăng tuổi thọ lâu dài của vật hơn”.

Loại nhựa có khả năng hàn gắn vết nứt và kéo dài tuổi thọ của vệ tinh - 1

Vật liệu polyme bao gồm các cấu trúc khối rỗng (cage-like) chứa kim loại kết hợp với nhau bằng cách sử dụng các liên kết polyme linh hoạt.

Quá trình này mất 5 tiếng để hoàn thành, và những nhà nghiên cứu nhận thấy rằng, họ có thể thực hiện sự chuyển đổi tới 7 lần. Sau mỗi lần chuyển đổi, một lượng phần trăm nhỏ polyme sẽ thất bại khi chuyển đổi ngược trở lại. Điều này có nghĩa rằng vật liệu đến cuối cùng sẽ vỡ thành từng mảnh.

Vật liệu polyme bao gồm các cấu trúc khối rỗng (cage-like) chứa kim loại kết hợp với nhau bằng cách sử dụng các liên kết polyme linh hoạt.

Các nhà nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme này bằng việc gộp polyme thành một nhóm gọi là ligand (phối tử), có thể liên kết với một nguyên tử kim loại.

Trong trường hợp này, palladium - có thể tạo thành liên kết với bốn phân tử phối tử, tạo ra các cụm cấu trúc khối rỗng.

Khi các nhà nghiên cứu chiếu ánh sáng xanh lục vào, liên kết góc trở nên nhỏ hơn, và các cụm liên kết nhỏ hơn được tổ chức lại.

Sử dụng một dụng cụ là máy đo lực tốc để đo tính chất cơ học của vật liệu.

Khi vật liệu ở trạng thái cụm nhỏ, nó trở nên mềm dẻo hơn gấp mười lần và linh động hơn.

Tiến sĩ Johnson cho biết: “Chúng có thể bị chảy ra khi nhiệt độ tăng cao, có nghĩa là chúng ta có thể cắt ra và nhờ vào nhiệt độ ấm đó để hàn gắn vết bị hư hỏng”.

Tuy nhiên, palladium là chất liệu đắt đỏ và hiếm vậy nên ít được ứng dụng, do đó cần phải nghiên cứu để tìm ra vật liệu thay thế mà giá thành rẻ hơn.

Đội ngũ nghiên cứu viên cũng đang tạo ra một loại vật liệu có khả năng chuyển đổi từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Họ cũng đang sử dụng ánh sáng để tạo ra các mô hình của các phần mềm dẻo và rắn trong cùng một vật liệu.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia và được công bố trên tạp chí Nature.