Qui trình sản xuất polime thành nhựa làm thay đổi kết cấu theo yêu cầu
Chỉ giống như một con tắc kè hoa đổi màu để hòa nhập vào trong môi trường của nó, các kỹ sư tại Đại học Duke lần đầu tiên đã chứng minh khả năng thay đổi kết cấu của nhựa theo yêu cầu, ví dụ chuyển đổi giữa bề mặt thô và bề mặt nhẵn.
Bằng cách áp dụng điện áp đặc trưng, nhóm
nghiên cứu cũng đã đạt được khả năng kiểm soát với các diện tích bề mặt rộng
lớn và bề mặt cong.
Xuanhe Zhao, PGS về kỹ thuật cơ khí và khoa
học vật liệu tại Trường kỹ thuật Pratt thuộc Đại học Duke cho rằng họ có thể
thay đổi bề mặt từ thô thành nhẵn và ngược lại nhờ thay đổi điện áp tác động
lên polime.
Từ lâu, các nhà khoa học có thể tạo ra các
mô hình hoặc kết cấu nhựa khác nhau thông qua qui trình in litô tĩnh điện
(electrostatic lithography) trong đó các mô hình được “khắc axit” trên bề mặt
từ một điện cực đặt ở phía trên polime. Tuy nhiên, một khi các mô hình này được
tạo thành, chúng sẽ kết lại lâu dài.
PGS.Zhao cho biết họ đã đưa ra phương pháp
để tạo ra vô số mô hình có hình dạng và kích thước khác nhau trên diện tích lớn
nhựa mềm hoặc polime.
Qiming Wang, sinh viên tại phòng thí nghiệm
của PGS. Zhao và là tác giả đầu tiên của báo cáo cho rằng cách tiếp cận mới có
thể chuyển đổi các bề mặt của polime từ các chấm, đoạn, đường thành đường tròn.
Việc chuyển đổi cũng diễn ra rất nhanh trong vài phần triệu giây và các kích cỡ
của mô hình có thể được điều chỉnh từ mm sang sub-micrometer.
Các phát hiện tiếp sau các nghiên cứu gần
đây của PGS.Zhao lần đầu tiên đã được thu thành băng video về cách thức các
polime phản ứng với sự thay đổi điện áp. Các thử nghiệm đã chứng minh khi điện
áp tăng, các polime có xu hướng tạo thành các nếp gấp, cuối cùng là thành các
vết lõm lớn. Điều này đã giải thích về phương diện vật lý lý do các polime đã
được sử dụng để cách nhiệt cho dây điện có xu hướng bị hỏng theo thời gian. Kỹ thuật
in litô mới cho phép phát hiện ra cơ chế lỗi này.
PGS Zhao đã mô tả khả năng chế tạo găng tay
cao su có các dấu vân tay được thay đổi theo yêu cầu. Các mô hình thay đổi mà
họ tạo ra trong phòng thí nghiệm bao gồm các đường tròn, dây thẳng và cong là
các yếu tố cơ bản của dấu vân tay. Các yếu tố này được lập mô hình và thay đổi
trên bề mặt găng tay bao phủ các đầu ngón tay.
Công nghệ mới có thể sản xuất ra các găng
tay có kết cấu và mức độ phẳng theo yêu cầu được điều chỉnh cho nhiều ứng dụng
khác nhau như leo trèo và kẹp chặt. Hơn nữa, các bề mặt có các mô hình thay đổi
cũng có ích cho nhiều công nghệ như vi lưu (microfluidics) và ngụy trang. Các
ứng dụng tiềm năng khác bao gồm tạo ra các bề mặt tự làm sạch và chống thấm
nước hoặc thậm chí là nền tảng cho các thiết bị tách rửa thuốc.