Tơ nhện nhân tạo bền hơn thép được làm từ… nước

ANTD.VN - Ứng dụng từ tơ nhện đang được trải rộng trên nhiều lĩnh vực từ những vật dụng như dù, túi khí xe hơi, trang phục thể thao, áo giáp chống đạn, điều trị y khoa, hay thậm chí còn giúp bệnh nhân phục hồi và tái tạo dây thần kinh.

Mỏng manh như nước nhưng tơ nhện có độ bền hơn thép

Mới đây, các nhà nghiên cứu gồm các kiến trúc sư, các nhà hóa học tại Đại học Cambridge (Anh) đã tạo ra một loại tơ nhện nhân tạo có tính năng mạnh mẽ, bền bỉ, không độc hại và điều quan trọng nhất là nó được làm từ 98% là nước, sau khi được tách từ hydrogel ở nhiệt độ thường. Loại tơ này được đánh giá thân thiện với môi trường và có thể thay thế các loại tơ, vải được sản xuất trên thị trường hiện nay.

Chiết xuất gần như hoàn toàn từ nước

Thông thường, bộ tơ của một con nhện có những đặc tính được cho là “phi thường” so với thân hình bé nhỏ của nó. Tơ nhện là một trong những vật liệu có tính đàn hồi tốt nhất được tìm thấy trong thế giới tự nhiên.

Các nhà khoa học đã chứng minh nó có độ mạnh mẽ hơn sắt thép và có độ cứng hơn cả Kevlar (sợi tổng hợp được dùng làm áo chống đạn). Nó có thể được kéo dài gấp nhiều lần so với độ dài thực cho tới khi bị đứt. Và nó hiện vẫn đang là những thách thức lớn đối với các nhà khoa học trong hàng thế kỷ qua.

Dựa vào những đặc tính trên của loài nhện, nhóm các nhà khoa học Đại học Cambridge đã tạo ra một loại tơ nhện nhân tạo có thể mang những đặc tính như mạnh, độ co giãn và khả năng hấp thụ năng lượng cao.

“Nhện là một đối tượng nghiên cứu khoa học lý tưởng, vì chúng có khả năng tạo ra những sợi tơ tuyệt hảo ngay ở nhiệt độ bình thường, trong khi chúng ta chỉ sử dụng nước như một dung môi hòa tan. Đây là những đặc tính mà thiên nhiên ban tặng cho loài nhện sau hàng triệu năm tiến hóa của chúng mà chúng ta vẫn chưa tìm ra cách mô phỏng được”, Darchil Shah, kỹ sư thuộc Trung tâm Cách tân Vật liệu tự nhiên, Khoa Kiến trúc, Đại học Cambridge cho biết.

Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge, sợi tơ nhân tạo được làm trong phòng thí nghiệm này được tạo nên từ vật liệu hydrogel, với 98% là nước và 2% còn lại là silica và cellulose. Hai vật liệu này sau đó được gắn kết với nhau bởi cucurbiturils, các hạt phân tử có nhiệm vụ giữ chặt các sợi này lại với nhau.

Sau khoảng thời gian 30 giây, nước sẽ bay hơi và sản phẩm còn lại là những mảnh tơ co dãn, đàn hồi, và đó chính là sợi tơ nhân tạo thế hệ mới. Do được làm gần như hoàn toàn từ nước (98%) nên giá thành sản xuất ra những sợi tơ này cũng rất rẻ. Ngoài ra, sợi tơ nhân tạo này cũng dễ hấp thụ nhiều năng lượng nên có thể được dùng như một lớp vải bảo vệ làm áo giáp cho binh sĩ.

Tiềm năng ứng dụng trong y, sinh học 

Nhóm các nhà khoa học Đại học Cambridge khẳng định, tơ nhện nhân tạo của họ có khả năng phân hủy hoàn toàn bằng yếu tố sinh học. “Vì chúng được làm hoàn toàn bằng các vật liệu tự nhiên như silica và cellulose, nên có thể hoàn toàn phân hủy. Do đó, có rất nhiều tiềm năng để chúng ta khai thác ứng dụng trong y, sinh học như các thiết bị hỗ trợ điều trị chấn thương cột sống, chỉ khâu y tế, băng, gạc… hay thậm chí chỉ nối giúp hồi phục các dây thần kinh. Các nhà khoa học cũng chia sẻ, hiện họ đang thay đổi một số tính chất của sợi tơ này và thêm vào đó một số vật liệu khác để sử dụng loại sợi này như một cảm biến theo dõi sức khỏe con người.