Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Băng dính tái sử dụng và tự làm sạch lấy ý tưởng từ chân của tắc kè (03/03/2014)

Bàn chân của tắc kè có khả năng bám dính tương tự như một miếng băng dính. Tuy nhiên, có một điều khác biệt là chân tắc kè luôn duy trì khả năng bám dính dù sử dụng bao nhiêu lần đi nữa.

Giờ đây, nhờ một nghiên cứu do đại học Carnegie Mellon và viện công nghệ Karlsruhe của Đức thực hiện, trong tương lai chúng ta sẽ có thể được sử dụng một loại băng dính tái sử dụng nhiều lần với khả năng tự làm sạch lấy ý tưởng từ tắc kè.

Sở dĩ chân tắc kè có khả năng bám dính tốt giúp nó leo lên được các mặt thẳng đứng là nhờ hàng triệu sợi lông cứng siêu nhỏ. Những sợi lông này liên kết tạm thời với bề mặt ở cấp độ phân tử nhờ luật tương tác Van der Waals (gây lực hút và lực đẩy ở cấp độ phân tử). Khi một con tắc kè bò lên phía trước, ma sát tạo ra khi các bàn chân đẩy về phía sau bề mặt khiến một lượng lớn hạt bụi bẩn rơi ra khỏi các sợi lông cứng đồng thời các hạt nhỏ hơn sẽ rơi xuống các nếp gấp trong da chân. Đây là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong khả năng tự làm sạch của chân tắc kè.

Các nhà khoa học đã sao chép hiệu ứng này bằng cách tạo ra một loại băng dính với các sợi lông dẻo siêu nhỏ có hình nấm với 3 kích thước. Tiêp theo, họ rải các quả cầu thủy tinh siếu nhỏ thay vì bụi lên một chiếc đĩa. Một miếng băng dán với các sợi lông cứng hình nấm được ấn đè xuống mặt đĩa chứa đầy cầu thủy tinh, sau đó họ trượt miếng băng dính vài lần và gỡ ra, tương tự như cách tắc kè nhấc chân bước đi trên tường.

Trong trường hợp các sợi lông cứng có đường kính nhỏ hơn so với đường kính quả cầu, băng dính ban đầu sẽ mất lực bám sau lần tiếp xúc đầu tiên với mặt đĩa. Tuy nhiên, nó nhanh chóng lấy lại lực bám từ 80 đến 100% tương đương với 8 đến 10 lần dán vào tháo ra liên tục. Đây là tác dụng tự làm sạch của miếng băng dính bởi hành động này khiến các quả cầu rơi ra khỏi lớp lông siêu nhỏ.

Tuy nhiên, khi các sợi lông có đường kính lớn hơn, các quả cầu có xu hướng rơi xuống khoảng trống giữa các sợi thay vì rơi ra ngoài. Do trên miếng băng không có các nếp gấp như da chân của tắc kè nên tác dụng tự làm sạch không được phát huy. Chỉ có 1/3 lực bám dính ban đầu được phục hồi sau khi thực hiện thử nghiệm.

Vì vậy, các nhà khoa học tin rằng những sợi lông cứng nhỏ hơn sẽ có tác dụng tự làm sạch bụi bẩn tốt hơn. Với kích cỡ nanomet, chúng sẽ nhỏ đường kính của các hạt bụi. Nhóm nghiên cứu hiện đã tái tạo các nếp gấp tương tự da chân tắc kè trên miếng băng dính để chúng có thể giữ các hạt bụi lớn hơn. Họ cũng đã lên kế hoạch thử nghiệm một phiên bản cải tiến của băng dính với bụi bẩn thật trong thời gian tới. Hy vọng rằng một khi đã trở nên hoàn hảo hơn, công nghệ có thể được dùng trong các ứng dụng như "băng dính tái sử dụng, quần áo tự làm sạch và băng dính y tế".

Đây không phải là lần đầu tiên khả năng bám dính độc đáo của chân tắc kè được lấy làm ý tưởng cho một nghiên cứu về vật liệu. Trước đây, đại học Amherst Massachusetts và đại học Kiel cũng đã chế tạo các vật liệu siêu dính dựa trên cơ chế hoạt động của chân tắc kè.

Một bài báo chi tiết về nghiên cứu trên đã vừa được xuất bản trên tạp chí Interface.

Nguồn: tinhte.vn