12:19 - 25/02/2021

Tương lai của vật liệu mới

Hãy tưởng tượng những cây cầu bê tông có thể tự hàn gắn vết nứt, hoặc những chiếc máy nhỏ bé được tiêm vào cơ thể để điều trị bệnh.

Robot mini từ vật liệu sinh học có thể được đưa vào cơ thể con người để chữa bệnh.

Đây chỉ là 2 ứng dụng của một loại vật liệu thông minh có thể thay đổi và thích ứng với môi trường.

Lấy cảm hứng từ những sinh vật sống, những vật liệu này có tiềm năng thay đổi cuộc sống của con người. Nhưng việc sử dụng chúng cũng cần có quy định để tránh những hậu quả không mong muốn.

Theo GS Mark Miodownik, một trong những người đồng chủ trì nghiên cứu vật liệu mới của Hiệp hội Hoàng gia Anh, thế kỷ này thực sự quan trọng đối với chúng ta, khi con người từ chỗ có cái nhìn vô tri về vật liệu sang cách nhìn sinh học hơn.

BBC dẫn lời GS Miodownik cho biết, có 2 cách tiếp cận chính với loại bê tông tự phục hồi. Con người nhúng bê tông bị nứt vào dung dịch có viên nang chứa vật liệu mới, tạo phản ứng hàn gắn bê tông. Một cách khác, cũng sử dụng viên nang, nhưng chứa đầy vi khuẩn. Khi bê tông bị nứt, các viên nang giải phóng các con bọ, tạo ra khoáng chất canxit để hàn gắn vết nứt hay lỗ hổng của bê tông. Công nghệ này đã được thử nghiệm trên các con đường ở Anh.

Các tòa nhà làm từ vật liệu có nguồn gốc sinh học tương tự như cây cối, có thể trở thành một phần tích cực của hệ sinh thái, có thể tự hấp thu khí CO2 và tự làm sạch nước. Các ứng dụng khác của vật liệu tự phục hồi là trong màn hình điện thoại, có thể tự sửa chữa khi bị nứt và các thiết bị điện tử phát triển trở lại các mạch bị hỏng, khôi phục chức năng.

Y học là một lĩnh vực lớn được kỳ vọng sẽ thúc đẩy việc sử dụng các vật liệu mới. Trong tương lai không xa, vật liệu mới được sử dụng chế tạo các máy siêu nhỏ có thể được tiêm vào máu để tạo vết mổ nhỏ, sửa chữa tổn thương hoặc cảm nhận và thu thập dữ liệu. Những robot mini này có thể được đẩy bằng động cơ nhỏ, được cung cấp năng lượng từ các phản ứng hóa học. Chúng có thể đưa thuốc đến vị trí cụ thể trong cơ thể, chẳng hạn như khối u, làm tăng khả năng tránh được những tổn thương đối với phần còn lại của cơ thể, có thể xảy ra với các hình thức hóa trị và xạ trị hiện nay.

Thời trang cũng là lĩnh vực có thể áp dụng nhiều loại vật liệu mới.

GS Miodownik cho biết: “Có một số ứng dụng thú vị – có thể thay đổi hình dạng quần áo của bạn hoặc thay đổi màu sắc để chúng phản ứng với tâm trạng của bạn. Nhưng chúng cũng có thể được sử dụng cho những người đang hồi phục sau chấn thương hoặc phẫu thuật”.

Ví dụ, nếu bạn bị chấn thương vùng vai, khi bạn mặc áo có khả năng cảm biến, nó sẽ thay đổi màu sắc để báo cho bạn hay bác sĩ biết mức độ cử động sao cho phù hợp.

Báo cáo của Hiệp hội Hoàng gia Anh cho biết, khi các vật liệu mới trên nền tảng sinh học trở nên phổ biến hơn, chúng sẽ đặt ra những thách thức cho các nhà quản lý. Trong tương lai, những vật liệu này có thể hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người, dẫn tới nguy cơ chúng có thể hành xử theo cách con người không thể đoán trước. Việc sử dụng chúng có thể gây ra các vấn đề về an toàn cũng như các vấn đề về đạo đức.

GS Russell Morris, thuộc Đại học St Andrews (Anh), nhận định: “Bây giờ là lúc để suy nghĩ về việc thực hiện các quy định để giảm rủi ro và tăng cơ hội phát triển trong việc sử dụng vật liệu thông minh có nguồn gốc sinh học”.