Siêu vật liệu biến hình từ rắn sang lỏng tức thì

Suốt nhiều thập niên, trẻ em và không ít người lớn từng co rúm mình sợ hãi khi xem sát thủ robot biến hình T-1000 truy đuổi nhân vật do Arnold Schwarzenegger thủ vai, trong bộ phim đình đám "Terminator 2" (Kẻ hủy diệt 2). Tuy nhiên, công nghệ đánh sợ này sắp trở thành hiện thực sau khi các nhà khoa học tạo ra một dạng vật liệu biến hình phức tạp, có thể cho phép các robot thay đổi hình dạng từ từ cứng/rắn sang mềm/lỏng chỉ trong chớp mắt.

Trong bộ phim năm 1991, robot mật vụ Mỹ T-1000 được chế tạo bằng kim loại lỏng, cho phép anh ta có thể biến hình thành trạng thái lỏng, ép nén xuyên qua các không gian bó hẹp cũng như tự hồi phục bản thân khi bị thương.

Trong phim "Kẻ hủy diệt 2", sát thủ robot siêu biến hình T-1000 được chế tạo bằng kim loại lỏng, có thể tự chữa lành vết thương. (Ảnh: Tristar)

Vật liệu mới do Anette Hosoi, một giáo sư chuyên ngành kỹ sư cơ khí và toán học ứng dụng thuộc Viện công nghệ Massachusetts (MIT) chế tạo, được kỳ vọng có thể cho ra đời những robot trong đời thực, sở hữu các tính năng tượng tự với giá thành thấp.

Chẳng hạn như, siêu vật liệu của giáo sư Hosoi có thể được dùng để sáng chế các robot phẫu thuật biến hình, có khả năng di chuyển khắp cơ thể người để tiếp cận một điểm nhất định mà không gây tổn thương cho bất kỳ nội tạng hoặc mạch máu mào trong quá trình đó. Các robot ra đời từ vật liệu này cũng có thể được sử dụng trong các hoạt động tìm kiếm - cứu nạn, thực hiện nhiệm vụ luồn sâu vào những đống đổ nát để tìm kiếm nạn nhân sống sót.

Giáo sư Hosoi giải thích, để chế tạo vật liệu có thể biến đổi hình dạng qua lại giữa các trạng thái rắn và mềm/ướt, bà và các cộng sự đã phủ sáp lên một cấu trúc lưới cao su bọt. Họ chọn cao su bọt vì nó có thể ép nén thành một phần nhỏ của kích cỡ bình thường, nhưng khi được giải phóng sẽ bật nảy trở lại hình dạng ban đầu.

Trong khi đó, lớp sáp phủ có thể thay đổi từ lớp vỏ ngoài cứng rắn thành một bề mặt mềm, dễ uốn dẻo hơn nhờ việc đun nóng vừa phải. Giáo sư Hosoi nói, điều này có thể thực hiện được bằng cách cho chạy một dây điện dọc mỗi "thanh giằng" cao su bọt đã được phủ sáp, trước khi cho một dòng điện chạy qua để đun nóng và làm tan chảy lớp sáp bao quanh. Tắt dòng điện chạy qua sẽ cho phép vật liệu mát đi và trở lại trạng thái rắn cứng như trước.

Theo bà Hosoi, ngoài việc biến đổi vật liệu sang trạng thái mềm, việc đun nóng sáp theo cách này cũng sẽ hàn gắn bất kỳ tổn hại nào.

Vật liệu siêu biến hình giá rẻ của giáo sư Hosoi

Nadia Cheng, đồng tác giả nghiên cứu, tiết lộ thêm rằng, các chuyên gia đã chế ra siêu vật liệu biến hình đơn giản chỉ thông qua nhúng cao su bọt polyurethane vào chậu sáp tan chảy. Họ đã ép nén cấu trúc cao su bọt để khuyến khích nó hút thấm sáp. Bà nhấn mạnh: "Nhiều cải tiến vật liệu có thể rất đắt đỏ, nhưng theo cách này, bạn có thể mua cao su bọt polyurethane và một ít sáp với giá thành thực sự rẻ từ một cửa hàng thủ công".

Lớp sáp phủ có thể được thay thế bằng một vật liệu mạnh hơn, chẳng hạn như chất hàn.

Nhóm nghiên cứu đang hợp tác cùng các chuyên gia về robot để bắt đầu dự án chế tạo các robot mềm ướt, có khả năng ép nén qua không gian hẹp và sau đó giãn nở trở lại, giống như bạch tuộc. Tuy nhiên, các robot kiểu này là chúng cần tạo ra một lượng lực hợp lý, đủ để tác động vào xung quanh nhằm thực thi nhiệm vụ.