Những cấu trúc được in từ elastomer tinh thể lỏng (LCE) có khả năng bò, gấp và bật ngay sau khi in. Theo TS Devin Roach - Trưởng nhóm nghiên cứu, LCE về cơ bản là những động cơ mềm; khác với động cơ cứng thông thường, chúng hoạt động hiệu quả với cơ thể mềm tự nhiên của con người. Một số ứng dụng nổi bật của LCE có thể kể tới như: y học (LCE có thể làm vật liệu để chế tạo thiết bị y khoa cấy ghép, như dụng cụ đưa thuốc đến vị trí mong muốn, stent hỗ trợ phẫu thuật hoặc thiết bị cấy ghép giúp cải thiện chứng tiểu không kiểm soát); năng lượng (chuyển đổi năng lượng nhiệt từ mặt trời hoặc dòng điện thành năng lượng cơ học và lưu trữ để sử dụng khi cần); robot mềm (sử dụng LCE để khám phá các khu vực nguy hiểm hoặc không phù hợp cho con người).

Hình ảnh vật liệu elastomer tinh thể lỏng (nguồn: Oregon State University).

TS Devin Roach cho biết, LCE có hiệu quả nhờ 2 đặc tính chính: tính dị hướng (anisotropy): LCE có đặc tính phụ thuộc hướng, giống như gỗ chắc hơn khi chịu lực dọc theo thớ; đặc tính nhớt đàn hồi (viscoelasticity): LCE vừa có tính chất giống mật ong - chảy chậm và biến dạng từ từ dưới áp lực, vừa giống cao su - trở về hình dạng ban đầu sau khi áp lực được loại bỏ.

Để khai thác tối đa tiềm năng của LCE, nhóm nghiên cứu đã phát triển kỹ thuật căn chỉnh phân tử bằng trường từ trong quá trình in 3D bằng xử lý ánh sáng kỹ thuật số (Digital light processing). Phương pháp này sử dụng ánh sáng để làm cứng nhựa lỏng thành các hình dạng rắn với độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc căn chỉnh các phân tử trong elastomer là một thách thức lớn. Nhóm nghiên cứu đã thay đổi độ mạnh của trường từ và các yếu tố khác như độ dày của từng lớp in để tối ưu hóa quá trình này.

Nghiên cứu này đã mở ra nhiều khả năng mới trong việc tạo ra các vật liệu tiên tiến, phản ứng linh hoạt với các kích thích. Điều này có thể thúc đẩy các cải tiến lớn trong nhiều lĩnh vực, như: hệ thống tự động hóa không gian vũ trụ (thiết bị bắt giữ trong không gian sâu, triển khai radar, hoặc thăm dò ngoài Trái đất); giảm rung chấn: sử dụng LCE để chế tạo thiết bị giảm rung hiệu quả cho các hệ thống cơ học như giảm xóc xe hơi, bộ giảm chấn địa chấn bảo vệ công trình khỏi động đất và cầu vượt gió. Công nghệ này không chỉ thay đổi cách sản xuất vật liệu mà còn thúc đẩy các ứng dụng đột phá trong lĩnh vực y sinh, năng lượng và robot.

Nguồn: Vjst.vn