Nhờ tiến bộ khoa học công nghệ, trong tương lai con người sẽ sản xuất nhiều vật liệu mới đạt được những tiêu chí như mong đợi, trong đó có tiêu chí 3S (siêu thông minh, siêu an toàn và siêu khỏe).
Tơ siêu bền
Dự kiến đến năm 2030 con người sẽ sản xuất được loại tơ siêu bền, có thể dùng cho lĩnh vực chữa bệnh, hoặc sản xuất áo chống đạn hoặc cho rất nhiều lĩnh vực khác. Sản phẩm này do các chuyên gia Viện công nghệ Massachusetts Mỹ (MIT) nghiên cứu thực hiện, cấy ghép gen sản xuất tơ của loài nhện cho loài dê. Đây là những con dê chuyển gen, mang theo các protein sản xuất tơ của nhện. Sản phẩm có độ bền cao, có thể kéo căng gấp 100 lần dây chằng trong cơ thể người và khỏe gấp 20 lần dây chằng của cơ thể. Ngoài việc dùng để sản xuất tơ, loại vật liệu này có thể pha thêm hóa chất để sản xuất miếng vá xương, khắc phục tình trạng gãy, giòn xương ở người.
 Cấy ghép tơ nhện vào dê để tạo tơ siêu bền. |
Da điện tử
Da không chỉ để bảo vệ cơ thể mà còn làm nhiệm vụ hô hấp, bài tiết, xúc giác truyền tải cảm giác, tuy nhiên đây cũng là vật liệu khan hiếm và rất hạn chế. Để khắc phục tình trạng thiếu hụt da, các chuyên gia Đại học Illinois, Mỹ mới đây đã tạo thành công da điện tử, trong đó có chứa các mạch siêu nhỏ và siêu đàn hồi có thể vá trên những vị trí mất da của cơ thể. Nó có thể chuyển đổi áp lực thành các tín hiệu điện. Hệ thống mạch siêu nhỏ này được kết hợp với loại gel mềm và các loại dịch cần thiết, có tác dụng lưu giữ điện năng cuối cùng tạo ra một loại da điện tử dùng cho mục đích chữa bệnh. Trước mắt, loại da này được dùng cho các thiết bị phi con người như rô-bốt, hay các loại thiết bị khác cần đến vật liệu da để bọc ngoài.
Lò phản ứng hạt nhân siêu an toàn
Phải nói ngay rằng, điện hạt nhân mang lại rất nhiều lợi ích cho con người nhưng mặt trái của nó cũng không hề nhỏ. Lịch sử đã chứng kiến nhiều thảm họa điện hạt nhân kinh hoàng gây ô nhiễm môi trường. Để khắc phục tình trạng này, các chuyên gia ở Trung tâm Nghiên cứu, thí nghiệm Quốc gia Los Alamos của Mỹ hiện đang nghiên cứu cho ra đời một vật liệu nanolaminate có khả năng bảo toàn, chống sự cố cho các lò phản ứng trong các nhà máy điện hạt nhân. Sở dĩ có độ bền, an toàn cao là do các giao diện giữa các lớp kim loại của vật liệu này có thể khử các sự cố gây bức xạ, nhất là sự cố làm cho vật liệu bức xạ bị giòn và dễ hư hỏng. Trong tương lai vật liệu nanolaminate nói trên sẽ được đưa vào bên trong cấu trúc thép để thay cho các chi tiết mau mòn, mau hỏng của các nhà máy điện hạt nhân (Mỹ hiện có 104 nhà máy điện hạt nhân) để hạn chế sự cố có thể xảy ra. Ngoài ra, các loại vật liệu dùng để chế tạo máy bay cũng được phủ nanolaminate để tăng tính an toàn chống lại bức xạ vũ trụ hay bức xạ dưới đáy đại dương sâu thẳm.
Sản xuất điện năng từ virut
Việc sản xuất các loại vật liệu áp điện còn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là chứa nhiều hóa chất độc hại như nikel và chì. Để khắc phục tình trạng trên, Trung tâm thí nghiệm Quốc gia Mỹ Lawrince Berkeley (LBNL) đã dùng một loại virut chuyển gen để tự nó tạo ra một cấu trúc màng, khi tác động áp lực vào màng này thì protein xoắn ốc có trên vỏ bọc của virut sẽ xoay tròn và xoắn lại, tạo ra dòng điện. Một miếng vật liệu áp điện tương đương một con tem sản xuất từ virut sẽ sản sinh được khoảng 400millivolt điện năng, đủ để cấp điện cho màn hình LCD. Tương lai, loại màng này có thể được dùng để sản xuất điện năng từ các hoạt động “rung lắc” có trong tự nhiên và có trong cơ thể người.
Bệnh viện không có vi khuẩn gây bệnh
Theo số liệu thống kê, hàng năm chỉ riêng nhiễm khuẩn tại các bệnh viện ở Mỹ đã cướp đi trên 100.000 sinh mạng, vì vậy công tác vệ sinh trong các bệnh viện được xem là nhiệm vụ ưu tiên hàng đầu. Để hạn chế rủi ro này, các chuyên gia ở Đại học Harvard Mỹ mới đây đã tìm ra cách chặn đứng các chất gây bệnh phát triển trên các thiết bị y tế nhờ công nghệ SLIPS (slippery liquid-infused porous surfaces), tạm dịch: Bề mặt xốp thẩm thấu dịch lỏng. Công nghệ này giống như “bông hoa ăn thịt” làm cho côn trùng, vi khuẩn rơi vào một cái bông hoa mở có nắp đậy lại. Loại vật liệu mới này có tác dụng “thu gom” chất gây bệnh, làm cho những thiết bị y học dùng trong bệnh viện được tiệt khuẩn ở mức cao nhất, không lan truyền bệnh cho con người.
Vải thông minh
Cho đến nay con người đã sản xuất được nhiều loại vải chịu được mưa nắng, gió tuyết và những tác động khác của môi trường nhưng chưa hề có loại vải thông minh nào được đưa ra thương phẩm trên quy mô lớn. Một nhóm chuyên gia ở ĐH Pittsburg Mỹ (UOP) do kỹ sư Anne Balaz đứng đầu hiện đang bắt tay vào thực hiện dự án táo bạo để hai thập kỷ tới cho ra đời loại vải thông minh theo ý muốn chủ quan của con người. Loại vải này được làm từ loại vật liệu do UOP và Đại học Harvard phối hợp nghiên cứu, nó có khả năng điều chỉnh nhiệt độ để giúp cơ thể: mát mùa hè và ấm mùa đông. Cấu trúc loại vải này bao gồm một loại hóa chất đặc biệt và một chu trình phản hồi được cài đặt trong vải giúp nó tạo ra phản ứng sinh nhiệt nhằm điều chỉnh nhiệt độ cho phù hợp. Ngoài ra nó còn có khả năng tự điều chỉnh các thông số cho hợp với sự hoạt động của cơ thể, nhiệt độ môi trường, ánh sáng thậm chí cả hàm lượng đường trong máu.
 Vải thông minh. |
Máy tính tự sửa chữa sự cố
Mạch tích hợp là động lực tạo ra thời đại số, nhưng chính mạch tích hợp lại tồn tại những bất hợp lý, phát sinh những sự cố gây thiệt hại vật chất rất lớn. Để khắc phục nhược điểm này, nhóm chuyên gia ở ĐH Illinois, Mỹ đang nghiên cứu sản xuất một loại sơn có khả năng làm hồi sinh các mạch bị chết trong thời gian siêu nhanh không quá 1/1.000 giây. Nữ kỹ sư Nacy Sottos, chủ nhiệm đề tài cho biết, nhóm đề tài đã dùng dây dẫn mạ vàng mang theo các viên nang cực nhỏ có chứa kim loại dịch lỏng, khi dây dẫn được kích hoạt, nang cực nhỏ nói trên vỡ ra, dịch kim loại lấp đầy các khe nứt, phục hồi khả năng dẫn điện của các mạch bị chết làm cho máy hoạt động trở lại. Trong vòng 5-10 năm tới các loại dịch tự sửa nói trên sẽ được dùng cho tất cả các dây dẫn phối lắp trong các chi tiết của bảng mạch và tạo ra những thế hệ máy tính, thiết bị điện tử có thể tự sửa mà không cần phải đem đi sửa chữa.
(Theo PS, 6/2013)
Khắc Nam