Tơ nhện là một trong những loại vật liệu
tuyệt vời nhất của tự nhiên. Được tạo ra
từ protein, tơ nhện mạnh hơn hầu hết tất
cả các loại vật liệu con người từng tạo ra.
Cụ thể, tơ nhện có độ bền kéo (tensile
strength) ngang bằng với hợp kim thép cao
cấp nhưng lại có khối lượng riêng nhẹ bằng
1/6 lần. Nó cũng có khả năng chịu kéo dãn
rất cao, có khi lên đến gấp 5 lần độ dài gốc
của nó. Hệ quả là độ cứng (toughness - đo
bằng năng lượng hấp thụ trên một đơn vị
thể tích) của nó lớn gấp khoảng 5 lần hợp
kim thép cao cấp và bằng khoảng 1/2 sợi
Kevlar, loại sợi mà hiện nay đang được sử
dụng làm giáp chống đạn.
Để có được các tính chất trên, nhện đã
phải trải qua 400 triệu năm tiến hóa. Do
vậy, sẽ thật ấn tượng khi chúng ta biết
rằng gần đây, các nhà khoa học tại đại học
Trento ở Ý đã tìm ra cách kết hợp các ống
nano cacbon và graphene vào tơ nhện. Kết
quả thu được là một loại tơ nhện có độ
cứng và độ khỏe lớn hơn bất kỳ loại sợi nào
được biết từ trước đến nay.
Dù tạo ra loại vật liệu tốt như vậy nhưng
cách tiếp cận của nhóm khá là đơn giản.
Bắt đầu với 15 cá thể nhện Pholcidae thu
thấp được ở đồng quê Ý, nhóm nghiên cứu
nuôi chúng trong phòng thí nghiệm và lấy
các mẫu tơ nguyên thủy của chúng để
tham chiếu sau này. Các chú nhện sau đó
sẽ được phun nước có chứa các ống nano
cabon và tinh thể graphene hình hoa tuyết
lên trên cơ thể. Tơ nhện sản sinh ra sau
quá trình này sẽ được đem đi đo đạc tính
chất.
Điều ngạc nhiên đã đến với nhóm nghiên
cứu khi kết quả đo cho thấy độ bền chống
đứt gãy (Fracture strength) của tơ nhện
mới này lên đến 5.4 GPa, suất Young lên
đến 47.8 GPa, cả hai đều cao hơn khoảng 5
lần so với trước. Trong khi đó, mô đun
cứng đạt trị số 2.1 GPa. Đây là trị số cao
nhất từ trước đến nay, tất nhiên là cao
hơn cả sợi Kevlar. Nói cách khác, chỉ bằng
cách làm đơn giản trên, loại tơ nhện mới
này trở thành quán quân về độ cứng và độ
khỏe trong thế giới tất cả các loại sợi đã
biết cho đến nay.
Tuy nhiên, mặc dù đã tạo thành công cũng
như xác nhận rằng các ống nano cacbon và
hoa tuyết graphene tồn tại trong loại tơ
nhện mới này, nhóm nghiên cứu vẫn chưa
biết chính xác làm cách nào mà nhện có thể
kết hợp được chúng lại với nhau. Một giả
thuyết là các sợi tơ được phủ lớp ống nano
cacbon và graphene sau khi chúng được
nhả ra. Dù không thể phủ nhận hoàn toàn
khả năng này, nhóm nghiên cứu nói rằng
điều này xác suất xảy ra điều này là rất
thấp. Lý do là bởi một lớp phủ bên ngoài
như vậy khó có thể khả năng đóng góp lớn
vào việc thay đổi các tính chất cơ học như
trong loại tơ nhện mới mà họ thu được.
Giả thuyết thứ hai mà nhóm đề xuất là các
chú nhện đã uống nước có chứa các ống
nano cacbon và hoa tuyết graphene và
những cấu trúc này được kết hợp vào sợi
tơ khi được nhả ra. Quá trình này khiến
các ống nano cacbon và graphene nằm ở
phần thân của sợi từ đó ảnh hưởng lớn đến
tính chất cơ học. Đi xa hơn, nhóm nghiên
cứu cũng thực hiện mô phỏng trên máy
tính cấu trúc phân tử của sợi thu được từ
quá trình này. Theo nhóm nghiên cứu, các
tính chất cơ học thu được từ mô phỏng này
phù hợp tốt với kết quả thực nghiệm. Điều
này củng cố giả thuyết thứ hai này.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cho biết
thêm là do tính đơn giản của kỹ thuật, quá
trình tương tự có thể dễ dàng được lặp lại
trên các sinh vật khác, từ đó có thể dẫn
đến một thế hệ mới của các loại vật liệu kỹ
thuật sinh học (bionic material).
Có lẽ các bạn đang hào hứng về triển vọng
thương mại của loại vật liệu này trong một
tương lai không xa. Tuy nhiên, tin không
vui là cho đến nay chưa ai hay công ty nào
tìm ra một phương pháp hiệu quả để khai
thác tơ nhện dù đã có nhiều cố gắng. Do
vậy, một bước cũng rất quan trọng trong
quá trình này là phát triển được một kỹ
thuật có thể ứng dụng được ở quy mô công
nghiệp. Nếu thành công, điều này sẽ mở ra
một viễn cảnh xán lạn với rất nhiều sản
phẩm có nhiều tính năng tuyệt vời làm từ
tơ nhện trong tương lai.
Nguồn: MIT Technology Review ,
Wikipedia , ArXiv
P/s: người nhện không thích điều này,cơ mà để nó cắn 1phát thì cả thế giới này chắc thành spiderman nhể
zzbmtzzz [Off] [#] (11.05.2015 / 10:20)
→_→ I'm a ≧﹏≦ Lolicon ←_←
,cơ mà để nó cắn 1phát thì cả thế giới này chắc thành spiderman nhể
Trang chủ