Các Nhà Khoa Học Nghiên Cứu Thành Công Loại Polymer Có Thể Phân Hủy Khi Tiếp Xúc Với Ánh Sáng Mặt Trời

Khoảng đầu tháng 09/2019, các nhà nghiên cứu Mỹ đã phát triển thành công một loại polymer mới có thể biến mất ngay lập tức khi nhấn nút kích hoạt cơ chế bên trong hoặc cho Mặt Trời chiếu vào nó.

Các nhà khoa học từ lâu đã luôn tìm kiếm những cách đặc biệt để che giấu mọi thứ, ví dụ như áo choàng tàng hình. Dù khái niệm polyme tự hủy hiện vẫn còn khá lạ lẫm nhưng ý tưởng về loại vật liệu cứng có thể tự tan ngay lập tức mà không để lại dấu vết gì là mối quan tâm cực kỳ lớn của các cơ quan, tổ chức như Bộ quốc phòng Mỹ hay CIA.

Paul Kohl, tiến sĩ đến từ  Viện công nghệ Georgia Tech cho biết: "Đây không phải là thứ phân hủy chậm dần sau một năm giống như nhựa phân hủy sinh học mà người tiêu dùng thường biết đến. Polymer mới có thể biến mất ngay lập tức khi ta nhấn nút kích hoạt cơ chế bên trong hoặc khi cho Mặt Trời chiếu vào nó”

Loại polymer mới được phát triển dành riêng cho Bộ quốc phòng Mỹ vì cơ quan rất quan tâm đến các cảm biến điện tử và phương tiện vận chuyển. Nếu có sự hỗ trợ từ loại polymer mới, các binh sĩ có thể dễ dàng cắm trại và rút đi mà không để lại dấu vết gì. Hoặc nếu vật liệu mới được sử dụng để chế tạo máy bay không người lái hoặc tàu lượn, nó có thể biến mất khi hạ cánh và việc loại bỏ một vật thể lớn mà không cần tốn công đốt cháy chắc chắn sẽ giúp ích rất nhiều cho các nhiệm vụ bí mật.

Nhìn từ góc độ hóa học vật liệu, bí quyết để tạo ra loại polymer mới chính là "nhiệt độ trần". Nhiệt độ trần có liên quan đến một khái niệm khác có tên "biến dạng steric". Đó là một loại lực đẩy electron. Khi các electron tiếp tục đẩy nhau, sức căng sẽ càng lớn. Nếu nhiệt độ trần dưới một mức nhất định, nó sẽ ổn định. Nhưng nếu nhiệt độ trần vượt qua mức quy định, biến dạng steric sẽ tăng đến ngưỡng khiến các electron đẩy nhau và làm cho vật chất bị hòa tan.

Hiện tượng thường xảy ra với các vật liệu như polystyrene, một loại nhựa cứng, rắn thường được sử dụng để sản xuất bao bì thực phẩm. Polystyrene có nhiệt độ trần ổn định nhưng khi hơ nó trên lửa, nó sẽ bắt đầu tan rất nhanh. Sự hòa tan xảy ra khi hàng ngàn liên kết hóa học bên trong vật liệu bị phá vỡ. Tuy nhiên, với vật liệu của nhóm nghiên cứu, chỉ cần một liên kết hóa học bị phá vỡ, tất cả các liên kết khác cũng sẽ bị phá vỡ - tương tự như một chuỗi phản ứng domino.

Trong quá khứ đã có nhiều nhóm nghiên cứu nghĩ tới ý tưởng mới, nhưng thách thức lớn nhất đối với họ vẫn là sự mất ổn định vật chất ở nhiệt độ phòng, thường trong khoảng 15 – 25 độ C. Kohl chia sẻ: “Ban đầu chúng tôi tạo ra loại vật liệu nhạy cảm với ánh sáng cực tím để chúng có thể ổn định hình dạng khi gặp nguồn sáng từ đèn huỳnh quang. Nhưng sau khi tiếp xúc với ánh sáng Mặt Trời, nó sẽ bốc hơi hoặc trở lại dạng lỏng. Hoặc nếu cần thiết chúng tôi có thể tạo ra các polyme tự hủy khi gặp nguồn sáng nhân tạo từ đèn trong phòng”

Theo nhóm nghiên cứu, họ có thể tính được thời gian tự hủy của loại vật liệu mới ở một mức độ nào đó. Kohl giải thích: “Chúng tôi có một cách để trì hoãn quá trình khử polyme trong một khoảng thời gian cụ thể trong vòng 1 giờ, 2 giờ hoặc 3 giờ. Ta có thể bảo vệ nó trong bóng tối cho đến lúc cần sử dụng đến vào ban ngày và có thể dùng nó trong 3 giờ trước khi nó bị phân hủy”

Vật liệu hiện đang được thử nghiệm trong các thiết bị quân sự. Nhưng trong tương lai, nó có thể được sử dụng cho mục đích phi quân sự. Dự kiến loại polyme tự tan biến có thể được giới thiệu tại Hội nghị & Triển lãm quốc gia mùa thu 2019 của Hiệp hội hóa học Mỹ (ACS).

Không chỉ có các nhà khoa học Mỹ nghiên cứu về siêu vật liệu. Các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang, Hàn Quốc đã bắt đầu sử dụng AI để nghiên cứu một chiếc áo khoác tàng hình đúng nghĩa.