Xem tằm nhả tơ, các nhà khoa học tìm ra phương pháp mới để sản xuất sợi nano nhanh và hiệu quả

Mẹ thiên nhiên luôn có giải pháp cho mọi vấn đề, chỉ là chúng ta có nhận ra chúng sớm hay không mà thôi.

Trong những năm gần đây, sợi nano ngày càng được ứng dụng nhiều hơn trong mọi khía cạnh và lính vực, từ băng vết thương đến bộ lọc không khí cho đến vật liệu composite có độ bền cao. Tuy nhiên, phương pháp sản xuất sợi nano hiện tại vẫn khá phức tạp, chủ yếu sử dụng công nghệ quay điện, vừa chậm vừa dễ dẫn tới tình trạng sợi vón cục.

Tuy nhiên, mới đây các nhà khoa học hiện đã phát triển một phương pháp sản xuất những sợi nano đó một cách nhanh hơn và đơn giản hơn, nhờ lấy cảm hứng từ cách tạo tơ của những con tằm.

Những con tằm đang nhả tơ để dệt vải.

Trong tự nhiên, con tằm tự tạo ra những sợi tơ siêu mỏng chất lượng cao một cách nhanh chóng và dễ dàng. Chúng làm như vậy đơn giản chỉ bằng cách tiết nước bọt dính của mình lên một bề mặt và sau đó rụt đầu lại, để hút nước bọt thành một sợi dài. Các nhà nghiên cứu từ đại học Tứ Xuyên (Trung Quốc) đã tái tạo quy trình đó, trong một kỹ thuật gọi là kéo sợi dẫn hướng bằng vi dính (MAG).

Quy trình này liên quan đến việc đẩy một dãy kim siêu nhỏ vào một miếng bọt biển được ngâm trong dung dịch polyetylen oxit, sau đó lại kéo chúng ra ngoài. Khi các kim được rút ra, mỗi kim sẽ kéo theo một sợi polyme mỏng ra khỏi miếng bọt biển. Những sợi này khô nhanh chóng, và tại thời điểm đó chúng có thể được cắt và đưa vào sử dụng.

Quy trình MAG mô phỏng lại việc kéo tơ của những con tằm.

Hơn nữa, bằng cách bắt chước các cách khác nhau mà con tằm di chuyển đầu khi tạo ra các sợi tơ, các nhà khoa học có thể tạo ra các loại sợi nano khác nhau thông qua kỹ thuật kéo sợi MAG.

Ví dụ, nếu chỉ đơn giản là kéo kim thẳng ra khỏi miếng bọt biển, thì tất cả các sợi đều thẳng hàng. Tuy nhiên, nếu dãy kim bị lắc lư hoặc rung, các sợi sẽ liên kết chéo với nhau. Và nếu miếng bọt biển bị xoay sang bên này hoặc bên kia trong quá trình kim được kéo ra, tất cả các sợi nano sẽ xoắn lại với nhau để tạo thành một sợi lớn hơn.

Chỉ đơn giản bằng cách đặt hai miếng bọt biển ngâm polyme lại với nhau rồi kéo chúng ra, các nhà khoa học đã có thể tạo ra các sợi nano thẳng. Và chúng ngay lập tức có thể được sử dụng để tạo ra một miếng băng dán đặt trên da của một người. Và bên cạnh đó, một loại kháng sinh đã được thêm vào polyme cho phép băng dán này có thể ức chế sự phát triển của các vi khuẩn có hại.

Nghiên cứu này đã được xuất bản trên tạp chí Nano Letters. Quá trình kéo sợi MAG được thể hiện trong video dưới đây.