Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Lốp và giày in 3-D tự sửa chữa (26/02/2019)

Các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật Viterbi thuộc Đại học South California đã phát triển được vật liệu cao su in 3D.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra một vật liệu mới có thể được sản xuất một cách nhanh chóng và tự sửa chữa nếu nó bị gãy hoặc thủng. Vật liệu này có thể làm thay đổi ngành công nghiệp sản xuất giày, lốp xe, robot mềm và thậm chí cả các thiết bị điện tử, làm giảm thời gian sản xuất trong khi tăng độ bền và tuổi thọ của sản phẩm.

Miếng đệm giày in 3D trong nghiên cứu. Ảnh: An Xin & Kunhao Yu

Vật liệu cao su này được sản xuất bằng phương pháp in 3D sử dụng quang trùng hợp. Quá trình này sử dụng ánh sáng để hóa rắn nhựa lỏng theo hình dạng như mong muốn. Quang trùng hợp có được thông qua phản ứng với một nhóm hóa chất nhất định gọi là thiol. Khi bổ sung chất oxy hóa vào để cân bằng, thiol biến đổi thành một nhóm khác gọi là disunfit. Nhóm disunfit có khả năng thay đổi khi bị phá vỡ, dẫn đến khả năng tự sửa chữa. Việc tìm hiểu tỷ lệ phù hợp giữa hai nhóm này là điểm mấu chốt để khai thác các thuộc tính độc đáo của vật liệu.

"Khi chúng ta tăng dần chất oxy hóa, hành vi tự sửa chữa diễn ra mạnh mẽ hơn, nhưng hành vi quang trùng hợp lại yếu hơn", PGS. Qiming Wang, đồng tác giả nghiên cứu giải thích. "Có sự cạnh tranh giữa hai hành vi này. Và cuối cùng chúng tôi đã phát hiện ra tỷ lệ cho phép khả năng vừa tự sửa chữa lẫn quang trùng hợp tương đối nhanh".

Chỉ trong 5 giây, các nhà khoa học có thể in một hình vuông 17,5 mm khoảng 20 phút với khả năng tự sửa chữa chỉ trong vài giờ. Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí NPG Asia Materials, các nhà khoa học chứng minh khả năng ứng dụng của vật liệu trong rất nhiều sản phẩm, bao gồm miếng lót giày, robot mềm, vật liệu composit đa pha và cảm biến điện tử.

Sau khi bị cắt làm đôi, chỉ trong hai giờ trong điều kiện 60oC (cắt làm bốn đối với các thiết bị điện tử do cacbon được sử dụng để truyền điện), chúng đã tự sửa chữa hoàn toàn, giữ được độ bền và chức năng. Thời gian sửa chữa có thể được giảm chỉ bằng cách tăng nhiệt độ.

Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu nhiều vật liệu tự sửa chữa khác nhau để sản xuất linh kiện xe, vật liệu composit và thậm chí cả áo giáp.

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

Cập nhật: 19/2/2019