Ứng dụng công nghệ phun xịt từ bọ Bombardier Beetle

Bọ bombardier beetle đã truyền cảm hứng cho các nhà thiết kế động cơ, thiết kế các thiết bị tải thuốc cũng như máy dập lửa nhằm cải thiện các công nghệ phun xịt.

Bọ bombardier beetle sống chủ yếu ở Châu Phi và Châu Á rất đặc biệt trong việc nó có thể xịt ra một chất lỏng độc và nóng để chống lại kẻ thù ăn thịt như chim hay ếch. Trong khi sự phản ứng hóa học tạo ra nọc độc lâu lâu mới được xác nhận thì sức mạnh thực sự của tia xịt độc phóng xa 20cm lại chính là nguyên nhân để nghiên cứu.

Số lượng khí hydroquinone và hydro peroxyt hình thành trong bụng của bọ nhưng khi cần thiết để phòng vệ thì chúng sẽ trộn lẫn với nhau trong một “khoang đốt” được kết nối để tạo ra chất benzoquinone độc hại. Chất lỏng nóng này sau đó được bắn ra với một lực mạnh trước mặt kẻ thù ăn thịt.

Bọ bombardier beetle sống chủ yếu ở Châu Phi và Châu Á rất đặc biệt trong việc nó có thể xịt ra một chất lỏng độc và nóng để chống lại kẻ thù ăn thịt như chim hay ếch. (Ảnh: Viện Vật lý)

Chìa khóa trong mẹo phòng thủ uy lực của con bọ này là van nạp (hay lối vào) của khoang đốt và các van thoát. Van nạp sẽ mở ra để tiếp nhận các chất hóa học và sẽ đóng lại khi nhận đủ lượng khí cần thiết, các chất này sẽ sôi nóng lên ngay khi tiếp xúc tới phần van.

Khi các chất khí phản ứng với nhau, chúng sẽ tạo ra nhiệt và làm tăng áp suất trong khoang kín. Khi áp suất này đạt tới đỉnh điểm, phần cuối của khoang thoát bị ép mở ra và chất lỏng nóng rát bị đẩy ra với một tia chất độc mạnh trong một quá trình được gọi là “sự bay hơi nhanh”.

Một khi chất khí thoát ra, van thoát sẽ đóng lại, van nạp sẽ mở ra và khoang đốt lại được đổ đầy khí lần nữa, chuẩn bị cho việc bắn chất độc kế tiếp.

Đội ngũ nghiên cứu của trường Kỹ thuật chất liệu, môi trường và quá trình thuộc Đại học Leeds hiện nay đã tái tạo được cách thức bọ bombardier beetle bắn chất độc nóng. Trong một loạt thí nghiệm sử dụng nước (chứ không sử dụng nọc độc), McIntosh và đội ngũ của ông có thể bắn được các tia nước nóng với khoảng cách tới bốn met và có thể điều chỉnh được kích thước của giọt nước trong tia xịt đó. Hiện nay kỹ thuật này đã được công ty TNHH Biomimetics 3000 cấp giấy phép ứng dụng công nghiệp.

Công nghệ mới này có vẻ rất thú vị đối với các công ty trong việc chế tạo ra hệ thống tải thuốc vì nó chứng tỏ có uy tín hơn nhiều so với công nghệ điều khiển bằng cơ học, như các máy hô hấp chẳng hạn. Công nghệ cũng cung cấp cơ chế giàu nguồn năng lượng hơn đối với sự phun nhiên liệu trong các động cơ xe hơi và thậm chí còn mang lại một thế hệ mới cho các máy dập lửa có thể tạo ra màn sương hiệu quả hay các giọt nước lớn tùy thuộc vào từng loại lửa cần được dập tắt.

Andy McIntosh thuộc Đại học Leeds và Novid Beheshti của công ty Thụy Điển Biomimetics 3000 đã thảo luận chi tiết về cuộc nghiên cứu này trên tạp chí Physics World số tháng Bốn.