Các nhà nghiên cứu ở Silklab thuộc Tufts University, do Fiorenzo Omenetto dẫn đầu cùng hai trợ lý là Marco Lo Presti và Giulia Guidetti, đã tạo ra một lớp phủ sơn đổi màu để ghi lại vị trí và mức lực khi bề mặt bị va chạm. Công trình này được công bố trên tạp chí Advanced Science.
Lớp phủ gồm các hạt nhỏ cỡ một tế bào máu người. Mỗi hạt có lõi polydiacetylene — một polymer đổi màu — bọc trong vỏ cứng làm từ protein fibroin lấy từ tơ tằm. Khi chịu ứng lực cơ học, khung hóa học của polymer bị xoắn, thay đổi cách các electron hấp thụ ánh sáng và làm đổi màu từ xanh thẫm sang đỏ tươi. Vỏ tơ tằm giảm các kích hoạt giả và có thể điều chỉnh để phản ứng ở các mức lực khác nhau.
Màu đổi là vĩnh viễn và tạo thành bản đồ va chạm; các cú đánh lặp lại tại cùng một điểm làm tăng hiệu ứng, và độ đổi màu có thể chuyển thành giá trị newton. Công thức hiện tại phát hiện lực từ 100 đến 770 newton, dải này tương ứng từ một cú gõ búa nhẹ đến một cú đấm mạnh. Sơn có thể được quét, phun hoặc đổ tạo màng trên giấy, nhựa, gỗ, kim loại và trên các vật cong hoặc linh hoạt. Vì không cần điện tử, vật liệu này nhẹ, rẻ và dễ mở rộng sản xuất, nên có nhiều ứng dụng như mũ bảo hiểm bóng bầu dục, ghi lại quá trình xử lý kiện hàng, miếng lót giày, nghiên cứu khí động học và đánh giá phơi nhiễm nổ.
Nhóm còn hợp tác với tay trống Terri Lyne Carrington để áp sơn lên mặt trống. Carrington ngẫu hứng các tác phẩm từ album năm 2019 Waiting Game, và các họa tiết tác động tạo thành bản đồ hình ảnh trừu tượng có thể giúp huấn luyện tay trống cải thiện mục tiêu và kỹ thuật.
Từ khó
- lớp phủ — lớp vật liệu mỏng phủ trên bề mặt
- polydiacetylene — một polymer nhạy với lực làm đổi màu
- fibroin — protein lấy từ tơ tằm
- ứng lực — lực tác động lên một vậtứng lực cơ học
- xoắn — bị vặn hay thay đổi cấu trúcbị xoắn
- kích hoạt giả — phản ứng sai do yếu tố không mong muốn
- độ đổi màu — mức độ chuyển màu có thể đo được
- phơi nhiễm — bị tiếp xúc với yếu tố có hạiphơi nhiễm nổ
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Trong các ứng dụng được nêu (mũ bảo hiểm, kiện hàng, miếng lót giày...), bạn cho rằng ứng dụng nào có tác động lớn nhất đến an toàn con người? Vì sao?
- Vật liệu đổi màu vĩnh viễn có những lợi ích và hạn chế nào khi dùng để ghi va chạm? Hãy nêu ví dụ cụ thể.
- Bạn có thể nghĩ ra ứng dụng mới cho lớp sơn ghi va chạm ngoài những ví dụ trong bài không? Mô tả ngắn ý tưởng và lợi ích.
Bài viết liên quan
Siêu âm mới giúp phân biệt nang và khối vú
Các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp xử lý tín hiệu siêu âm dựa trên tương quan, giúp phân biệt dịch và khối rắn trong vú. Thử nghiệm ban đầu với bệnh nhân thật cho thấy chẩn đoán chính xác hơn và có thể giảm sinh thiết không cần thiết.