Blogtheanh (11/8/2025): Trong một công bố mang tính đột phá, các kỹ sư tại Viện Công nghệ California (Caltech), một trong những viện nghiên cứu hàng đầu thế giới, đã phát triển thành công một loại vật liệu polymer mới có khả năng tự phục hồi hư hỏng một cách đáng kinh ngạc, mô phỏng lại cơ chế tự chữa lành của da người.
Vật liệu này có thể tự động "liền" lại các vết cắt, vết trầy xước chỉ trong vòng vài phút ở nhiệt độ phòng mà không cần bất kỳ tác nhân bên ngoài nào. Phát hiện này hứa hẹn sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho các sản phẩm bền vững và thông minh, từ các thiết bị điện tử không bao giờ hỏng cho đến các bộ phận robot có thể tự sửa chữa.
Cơ chế hoạt động: "Phép màu" từ liên kết hóa học thông minh
Không giống như các loại nhựa thông thường có cấu trúc hóa học cứng nhắc, một khi đã bị phá vỡ sẽ không thể phục hồi, loại polymer mới này được thiết kế với một cấu trúc phân tử đặc biệt. Các nhà khoa học đã tạo ra các chuỗi polymer dài được kết nối với nhau bằng các "liên kết hydro" – một loại liên kết hóa học yếu hơn nhưng linh hoạt hơn.
Tiến sĩ Wei Gao, người đứng đầu nhóm nghiên cứu tại Caltech, giải thích: "Hãy tưởng tượng các liên kết này giống như những chiếc khóa kéo siêu nhỏ. Khi vật liệu bị cắt, các khóa kéo này bị tách ra. Nhưng do cấu trúc phân tử của chúng, các đầu khóa kéo này luôn có xu hướng tìm đến và kết nối lại với nhau. Khi hai bề mặt của vết cắt được đặt gần nhau, các liên kết hydro sẽ tự động tìm và tái lập, 'khâu' vết thương lại một cách liền mạch."
Quá trình này diễn ra hiệu quả ở nhiệt độ phòng và với tốc độ đáng kinh ngạc. Các thử nghiệm cho thấy một vết cắt sâu có thể liền lại và phục hồi tới 98% độ bền cơ học ban đầu chỉ trong vòng 30 phút.
Mở ra một kỷ nguyên mới cho các ứng dụng thực tiễn
Tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu này là vô cùng rộng lớn, có khả năng thay đổi hoàn toàn cách chúng ta thiết kế và sử dụng các sản phẩm hàng ngày.
Điện tử tiêu dùng: Vấn đề vỏ điện thoại bị trầy xước, nắp lưng laptop bị nứt hay dây cáp sạc bị đứt sẽ sớm chỉ còn là quá khứ. Các thiết bị được làm từ vật liệu này có thể tự sửa chữa những hư hỏng nhỏ, giúp tăng tuổi thọ sản phẩm và giảm thiểu lượng rác thải điện tử khổng lồ.
Ngành ô tô: Sơn xe và các bộ phận cản bằng nhựa có thể tự phục hồi sau những va chạm nhẹ hoặc trầy xước do đá văng. Điều này không chỉ giúp giữ cho chiếc xe luôn mới mà còn tiết kiệm đáng kể chi phí sửa chữa cho người dùng.
Y sinh: Đây là lĩnh vực được kỳ vọng nhiều nhất. Vật liệu có thể được dùng để tạo ra các thiết bị cấy ghép y tế (implant) bền hơn và an toàn hơn trong cơ thể. Ngoài ra, nó có thể được dùng để chế tạo các loại băng gạc thông minh hoặc "da nhân tạo" có khả năng tự liền lại và bảo vệ vết thương tốt hơn.
Robot mềm (Soft Robotics): Các robot được làm từ vật liệu mềm có khả năng tương tác an toàn hơn trong môi trường phức tạp hoặc với con người. Tuy nhiên, chúng rất dễ bị rách hoặc đâm thủng. Với khả năng tự phục hồi, những robot này sẽ trở nên bền bỉ, đáng tin cậy hơn rất nhiều, phù hợp cho các nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn hoặc lắp ráp tinh vi.
Thách thức và Hướng đi tương lai
Mặc dù kết quả ban đầu rất hứa hẹn, nhóm nghiên cứu tại Caltech cho biết vẫn còn nhiều việc phải làm trước khi vật liệu này có thể được thương mại hóa rộng rãi. Các thách thức hiện tại bao gồm việc tối ưu hóa quy trình sản xuất để giảm chi phí và nghiên cứu cách tích hợp các tính năng khác như độ trong suốt (cho màn hình) hoặc khả năng dẫn điện (cho các mạch điện tử tự phục hồi).
Tuy nhiên, sự ra đời của loại polymer tự chữa lành này đã đánh dấu một bước ngoặt quan trọng. Nó không chỉ là một vật liệu mới, mà còn là một minh chứng cho thấy tương lai của ngành khoa học vật liệu đang hướng tới việc mô phỏng và học hỏi từ những thiết kế hoàn hảo của tự nhiên.
