Bí mật trong bộ đồ người nhện

Công nghệ tự nhiên, được các loài thằn lằn và nhện áp dụng nhuần nhuyễn, có thể giúp con người leo lên một bức tường của một tòa nhà cao tầng, hoặc treo mình lộn ngược từ mái nhà nào đó.

Những phát hiện lý thú mới từ một phân tích chuyên sâu vừa được công bố trên tờ Journal of Physics: Condensed Matter. Theo phân tích đó, cả thằn lằn lẫn nhện đều có những sợi lông tí hon cho phép chúng bám dính lên các mặt phẳng bất kỳ.

Một số nghiên cứu trước đây cho rằng thằn lằn có thể “bám dính” chắc chắn đến mức thể trọng chúng có nặng gấp trăm lần vẫn không rơi. Năm 2002, một nghiên cứu tại Mỹ cho rằng lực bám dính ở thằn lằn có được là do các lực liên phân tử rất yếu.

Chúng được tạo ra bởi hàng tỉ cấu trúc có nhiều kích cỡ khác nhau và gần giống với sợi tóc, xếp rõ ràng theo một cấu trúc trật tự trên mỗi chân của con vật này. Lực liên phân tử “van der Waals” xuất hiện khi các điện tích không cân đối quanh phân tử hút một điện tích khác về phía chúng.

Lực hấp dẫn tích tụ của hàng tỉ sợi lông thằn lằn cho phép loài bò sát này leo tường như chơi, thậm chí còn có thể “dùng chân bám mặt kính bóng loáng và lộn đầu xuống không trung” dễ dàng.

Giáo sư Nicola Pugno, Trường đại học Bách khoa Turin (Italia), đã thử tính toán phương thức đó để xem mức độ bám dính bao nhiêu là đủ cho một cơ thể người lớn. Mà bề mặt cần bám dính càng lớn thì cường độ dính càng thấp.

Như vậy, găng tay hoặc tất chân có dán lông thằn lằn nhân tạo cũng đủ cho một người leo tường được như thằn lằn. Lý do là thằn lằn chỉ sử dụng một phần độ bám dính theo lý thuyết có được thông qua lực “van der Waals”.

Giáo sư Nicola Pugno nói: “Một số nhà nghiên cứu có khả năng tính cường độ dính (theo lý thuyết) cao hơn 200 lần so với cường độ dính của chân thằn lằn. Nhưng giữa lý thuyết với ứng dụng thực tế bao giờ cũng có khoảng cách lớn.

Nếu chúng ta có khả năng tạo một bề mặt vững chắc một chút, tức hiệu ứng kích cỡ sẽ mất đi, lúc đó chúng ta có khả năng chế tạo một bộ đồ có cùng độ bám dính như thằn lằn”.

Nhà nghiên cứu này cho biết có thể dùng các ống siêu nhỏ sợi carbon (carbon nanotubes, đường kính chỉ vài phần tỉ của mét) làm lông nhân tạo chân thằn lằn. Chúng siêu chắc, và có thể xếp chúng thành những sợi lông to hơn.

Nói nghe đơn giản, thật ra những đặc trưng cần có ở một bộ đồ người nhện thật sự là gì? Trước tiên phải dính chắc. Thứ hai, phải gỡ  ra dễ dàng khỏi bề mặt sau khi nó bám dính. Thứ ba, ở một mức độ nào đó, bộ đồ phải “tự làm sạch”, yêu cầu này rất quan trọng vì các phân tử bụi bẩn có thể can thiệp vào tính năng bám dính của bộ đồ. Có một cách khả thi là làm cho bộ đồ “siêu kị nước”, tức có tính năng tống nước ra ngoài thật mạnh. Khi những hạt phân tử nước bị đẩy ra khỏi những vùng tiếp xúc của bộ đồ, các phân tử bụi bẩn sẽ đi theo nước ra ngoài.

Công trình nghiên cứu trong một ngày không xa giúp thiết kế găng tay, vớ hoặc giày dành cho những người làm nghề lau cửa kính các tòa nhà chọc trời. Tuy nhiên, cũng nên biết cơ bắp con người hoàn toàn khác với cơ của thằn lằn, do đó con người có thể sẽ bị chứng mỏi cơ nếu cố gắng leo tường... quá lâu!