Bài học rút ra chính
- Một ngày nào đó, lĩnh vực vật liệu tự sửa chữa ngày càng phát triển có thể đồng nghĩa với việc các thiết bị không cần sửa chữa.
- Các nhà nghiên cứu đã phát minh ra các tinh thể nano tự sửa chữa có thể được sử dụng trong chất bán dẫn.
- Các nhà nghiên cứu Úc gần đây đã chứng minh một cách giúp nhựa in 3D tự chữa lành ở nhiệt độ phòng mà chỉ sử dụng đèn.
Quên thay thế các bộ phận bị hỏng vì một ngày nào đó điện thoại thông minh của bạn có thể tự phục hồi.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ đã phát hiện ra các tinh thể nano tự sửa chữa có thể được sử dụng trong chất bán dẫn. Các tinh thể nano nhằm vào các tấm pin mặt trời nhưng có thể có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực điện tử. Đó là một phần trong nỗ lực ngày càng tăng nhằm tìm kiếm các vật liệu có thể tự sửa chữa để giảm thiểu chất thải.
"Người dùng giờ đây sẽ có thể tự tay sửa chữa các vết nứt trên các mạch không thể tiếp cận được", chuyên gia công nghệ Jonathan Tian nói với Lifewire trong một cuộc phỏng vấn qua email. "Thông thường, khi những sự cố như vậy xảy ra, toàn bộ chip (hoặc thậm chí toàn bộ thiết bị) có thể bị loại bỏ. Hơn nữa, bằng cách kéo dài tuổi thọ của hệ thống điện, công nghệ tự phục hồi sẽ làm giảm lượng rác thải điện tử đi vào môi trường."
Heal Thyself
Trong khi các vật liệu tự phục hồi có vẻ giống như khoa học viễn tưởng từ các bộ phim như Kẻ hủy diệt hoặc Người nhện, nhưng chúng đang trở thành hiện thực. Các nhà khoa học của Viện Công nghệ Israel gần đây đã phát triển chất bán dẫn tinh thể nano thân thiện với môi trường có khả năng tự phục hồi.
Quy trình sử dụng một nhóm vật liệu được gọi là perovskite kép có đặc tính tự phục hồi sau khi bị hư hại bởi bức xạ của chùm điện tử. Các perovskites, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1839, gần đây đã thu hút được sự chú ý của các nhà khoa học do các đặc điểm điện quang độc đáo giúp chúng có hiệu quả cao trong việc chuyển đổi năng lượng, mặc dù sản xuất rẻ tiền. Các perovskites có thể hữu ích trong pin mặt trời.
Các hạt nano perovskite được sản xuất trong phòng thí nghiệm bằng một quy trình ngắn, đơn giản liên quan đến việc làm nóng vật liệu trong vài phút. Kính hiển vi điện tử truyền qua gây ra lỗi và lỗ hổng trong tinh thể nano.
Các nhà điều tra "thấy rằng các lỗ này di chuyển tự do bên trong tinh thể nano nhưng tránh các cạnh của nó", nhóm nghiên cứu viết trong một thông cáo báo chí. "Các nhà nghiên cứu đã phát triển một mã phân tích hàng chục video được thực hiện bằng kính hiển vi điện tử để hiểu động lực học chuyển động bên trong tinh thể. Họ phát hiện ra rằng các lỗ hình thành trên bề mặt của các hạt nano, và sau đó di chuyển đến các khu vực ổn định về mặt năng lượng bên trong."
Lĩnh vực trồng trọt
Lĩnh vực vật liệu tự sửa chữa đang nhanh chóng mở rộng. Ví dụ, các nhà nghiên cứu Úc gần đây đã chứng minh một cách giúp nhựa in 3D tự chữa lành ở nhiệt độ phòng mà chỉ sử dụng đèn chiếu sáng. Nhóm nghiên cứu của Đại học New South Wales đã chỉ ra rằng việc thêm một loại "bột đặc biệt" vào nhựa lỏng được sử dụng trong quá trình in sau này có thể hỗ trợ việc sửa chữa nhanh chóng và dễ dàng nếu vật liệu bị vỡ.
Đèn LED tiêu chuẩn phát sáng có thể sửa chữa nhựa in trong khoảng một giờ, điều này gây ra phản ứng hóa học và hợp nhất hai mảnh vỡ.
Các nhà nghiên cứu khẳng định rằng toàn bộ quá trình làm cho nhựa được sửa chữa thậm chí còn cứng hơn trước khi nó bị hỏng. Người ta hy vọng rằng sự phát triển hơn nữa của kỹ thuật này sẽ giúp giảm thiểu chất thải hóa học trong tương lai.
"Ở nhiều nơi bạn sử dụng vật liệu polyme, bạn có thể sử dụng công nghệ này", Nathaniel Corrigan, một trong những thành viên của nhóm, cho biết trong một bản tin. "Vì vậy, nếu một thành phần nào đó bị lỗi, bạn có thể sửa chữa vật liệu đó mà không cần phải vứt bỏ nó. Có một lợi ích rõ ràng về môi trường vì bạn không phải tổng hợp lại một vật liệu hoàn toàn mới mỗi khi nó bị hỏng. Chúng tôi đang gia tăng tuổi thọ của những vật liệu này, sẽ giảm thiểu rác thải nhựa."
Bram Vanderborght, giáo sư tại Đại học Vrije Universiteit Brussel ở Bỉ, là một phần của nhóm nghiên cứu về bộ gắp rô bốt tự sửa chữa. Bộ kẹp sử dụng polyme tự phục hồi và được thiết kế để sử dụng trong môi trường nơi rô bốt thường bị hư hỏng. "Nhưng công nghệ này và công việc của chúng tôi cũng có những ứng dụng ngoài ứng dụng hiện tại", ông nói với Lifewire trong một cuộc phỏng vấn qua email.
Robot tự phục hồi có thể cung cấp nhiều quyền tự chủ hơn trong tương lai.
"Chúng tôi có thể mong đợi sự tiến bộ trong việc phát triển các hệ thống vật liệu chịu được thiệt hại hỗ trợ chức năng điện tử và robot", Tian nói. "Các hệ thống này có thể bao gồm các vật liệu có khả năng phát hiện hư hỏng, báo cáo sự kiện và chữa lành hoặc điều chỉnh các đặc tính của vật liệu nhằm giảm thiểu thiệt hại nhằm tránh hỏng hóc hoặc hư hỏng trong tương lai."
