Phát triển vật liệu xây dựng từ cảm biến bằng tơ lụa

Nhu cầu sử dụng vật liệu tổng hợp nhẹ, tiết kiệm năng lượng, không bị nứt vỡ ngay cả khi tiếp xúc với môi trường khắc ngiệt đang ngày càng tăng. Một nghiên cứu mới đây của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) Hoa Kỳ đang phát triển một vật liệu tổng hợp nhẹ làm bằng epoxy và tơ tằm.

Hình ảnh minh họa của tơ lụa được sử dụng trong nghiên cứu.

Nhóm nghiên cứu của NIST đã tạo ra các đầu dò kích thước nano từ một loại thuốc nhuộm được gọi là rhodamine spirolactam (RS), chuyển từ trạng thái sẫm màu sang trạng thái nhạt hơn khi phản ứng với lực hút. Trong thí nghiệm này, các phân tử được gắn vào các sợi tơ tằm chứa trong một hỗn hợp epoxy. Khi tăng lực sẽ kích hoạt RS, phát ra huỳnh quang khi bị kích thích bằng laser. Mặc dù sự thay đổi không thể nhìn thấy bằng mắt thường, laser màu đỏ và kính hiển vi do NIST chế tạo để chụp hình ảnh bên trong của vật liệu tổng hợp cho thấy những vết nứt nhỏ nhất bên trong cấu trúc phân tử. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Advanced Materials Interfaces.

Các vật liệu được sử dụng trong thiết kế vật liệu tổng hợp rất đa dạng. Trong tự nhiên, vật liệu tổng hợp như vỏ sò, xương voi được hình thành từ protein và polysaccharide. Trong nghiên cứu này, epoxy kết hợp với sợi tơ. Các vật liệu tổng hợp được tăng cường chất xơ như các sợi tơ lụa, tạo nên tính dẻo dai cho polymer. Tất cả các chất kết hợp đều có điểm chung là sự hiện diện của giao diện mà các thành phần đều đáp ứng. Khả năng phục hồi của giao diện này rất quan trọng đối với khả năng chịu tác động của vật liệu tổng hợp. Các giao diện mỏng nhưng linh hoạt thường được các nhà thiết kế và sản xuất ưa chuộng, tuy nhiên rất khó để đo được tính chất có trong một vật liệu tổng hợp.

Thu Giang (theo Science Daily)/Báo Xây dựng