Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Chất xúc tác hóa học biến tấm vi lưu 2D nhỏ thành vật thể 3D (21/01/2019)

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Pittsburgh đã tạo ra một tấm vi lưu 2D nhỏ thay đổi hình dạng với khả năng phản ứng với các chất xúc tác hóa học. Tấm vi lưu này có thể tạo nên hình dạng 3D và di chuyển tự động trong chất lỏng chứa đầy chất phản ứng.

Biểu đồ cho thấy tấm vi lưu 2D nhỏ thay đổi hình dạng khi phản ứng với các chất xúc tác hóa học.

Ảnh: Abhrajit Laskar

Anna C. Balazs, giáo sư kỹ thuật hóa học và dầu khí, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: "Bây giờ, chúng ta đã có hệ thống tích hợp này. Hệ thống sử dụng phản ứng hóa học để kích hoạt chuyển động của chất lỏng để vừa vận chuyển một vật thể linh hoạt và vừa tạo nên hình dạng của nó. Tất cả các thao tác diễn ra một cách tự động".

Tấm vi lưu 2D mỏng như sợi tóc người. Trên bề mặt của nó, các nhà khoa học đã tạo một lớp phủ gồm nhiều chất xúc tác khác nhau. Các chất phản ứng trong chất lỏng phản ứng với các chất xúc tác, làm cho tấm 2D nhỏ di chuyển và biến đổi hình dạng.

GS. Balazs cho rằng: "Đây là lần đầu tiên những phản ứng hóa học xúc tác này được sử dụng cho các tấm vi lưu 2D để tạo ra các dòng tác động làm biến đổi các tấm vi lưu thành vật thể 3D, di động”.

Các nhà khoa học đã kiểm soát được sự nối tiếp của các phản ứng hóa học và chuyển động của các chất xúc tác theo cách mà sản phẩm phụ của các phản ứng hóa học ban đầu có thể ảnh hưởng đến các phản ứng tiếp theo.

Loại hình và nồng độ khác nhau của các chất xúc tác và chất phản ứng có thể được sử dụng để tạo nên những chuyển động khác nhau và cho phép tấm vi lưu thực hiện nhiều nhiệm vụ. Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã lập trình thành công tấm vi lưu để bao phủ một đồ vật, thực hiện chuyển động vỗ và lăn trên các chướng ngại vật nằm trên bề mặt.

"Một thiết bị vi lưu chứa các tấm vi lưu hoạt tính này, giờ có thể thực hiện các chức năng quan trọng như vận chuyển hàng hóa, lấy một vật thể mềm, tinh tế hoặc thậm chí bò theo chiều dọc để lau sạch bề mặt", Oleg E. Shklyaev, đồng tác giả nghiên cứu nói.

Trong các thí nghiệm tương lai, nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ kết hợp nhiều tấm vi lưu đã được lập trình để tương tác và tự tổ chức, cho phép thực hiện nhiều chức năng phức tạp và tinh vi hơn.

"Ngoài ra, thông qua thử nghiệm nhiều yếu tố kích thích khác nhau như nhiệt và ánh sáng, chúng tôi có thể thiết kế máy móc 3D di động siêu nhỏ với khả năng điều chỉnh hình dạng và hành động của chúng theo những thay đổi môi trường", Balazs nói. "Mức độ của hành vi phản ứng rất quan trọng để chế tạo các thiết bị robot mềm thế hệ mới".

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances.

Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 10/01/2019