Khám phá cách tạo vật liệu có khả năng tự chuyển động

Vật liệu có thể tự chuyển động.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Massachusetts Amherst (Mỹ) đã khám phá ra cách tạo ra những vật liệu có thể tự đóng - mở và thiết lập lại, chỉ dựa vào dòng năng lượng từ môi trường của chúng.

Nghiên cứu - được xuất bản trên Nature Materials và được tài trợ bởi Quân đội Mỹ, có thể cho phép các robot quân sự trong tương lai di chuyển nhờ năng lượng của chính chúng.

Tiến sĩ Ralph Anthenien - Văn phòng Nghiên cứu Quân đội, cho biết: “Công trình này là một phần của nỗ lực đa lĩnh vực lớn hơn, nhằm tìm hiểu các hệ thống xung động sinh học và thiết kế. Nhờ đó, đặt nền móng cho các phương pháp tạo ra lực cho tác động cơ học và cấu trúc, vật liệu lưu trữ năng lượng”.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học quan sát thấy rằng, dải gel dài, đàn hồi sẽ di chuyển khi mất chất lỏng bên trong do bay hơi. Hầu hết các chuyển động đều chậm, nhưng duy trì thường xuyên. Những chuyển động nhanh hơn này gây ra bất ổn khi chất lỏng bay hơi thêm. Các nghiên cứu cho thấy, hình dạng của vật liệu rất quan trọng và các dải có thể tự thiết lập lại để tiếp tục chuyển động của chúng.

Tiến sĩ Al Crosby - Giáo sư khoa học và kỹ thuật polymer, Cao đẳng Khoa học Tự nhiên, Đại học Massachusetts Amherst cho biết: “Nhiều thực vật và động vật, đặc biệt là những loài nhỏ, sử dụng các bộ phận đặc biệt hoạt động như lò xo và chốt để giúp chúng di chuyển rất nhanh, nhanh hơn nhiều so với động vật chỉ có cơ bắp”.

Tuy nhiên, nhà nghiên cứu này cho rằng, hầu hết các thiết bị cần động cơ hoặc bàn tay con người để tiếp tục chuyển động. Với khám phá này, có thể sẽ có nhiều ứng dụng khác nhau không cần pin hoặc động cơ, nhằm cung cấp năng lượng cho chuyển động.

Sau đó, nhóm đã thử nghiệm trên các hình dạng khác nhau. Nhờ đó, giúp tìm ra những hình dạng có khả năng phản ứng theo cách được mong đợi nhất. Như vậy, chúng sẽ chuyển động lặp đi lặp lại mà không cần tác động từ động cơ hoặc bàn tay.

“Những bài học này chứng minh cách vật liệu có thể tạo ra chuyển động mạnh mẽ bằng cách khai thác các tương tác với môi trường của chúng, như thông qua quá trình bay hơi. Và, đây là phát hiện rất quan trọng để thiết kế robot mới, đặc biệt là với kích thước nhỏ, nơi khó có động cơ, pin hoặc các nguồn năng lượng khác”, Giáo sư Crosby nói.

Nhóm nghiên cứu đang phối hợp với Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội DEVCOM để chuyển giao nghiên cứu này vào các hệ thống Lục quân trong tương lai.