Giáo sư gốc Việt chế tạo siêu vật liệu có thể cứu người từ vải cũ

Từ áo quần cũ, các nhà khoa học đã sáng chế thành công siêu vật liệu chịu nén tốt và nhẹ nhất thế giới - aerogel cotton với nhiều tính năng ưu việt.

Vật liệu đa chức năng từ phế phẩm thời trang

Aerogel là một trong những vật liệu nhẹ nhất thế giới, duy trì ở trạng thái rắn khí, cách nhiệt tốt. Những đặc tính này giúp aerogel cực kì hữu ích khi ứng dụng vào các lĩnh vực như làm sạch dầu, chăm sóc cá nhân (ví dụ như tã giấy) hay giữ nhiệt.

Giáo sư Nhân (phải) và Phó Giáo sư Hải giới thiệu loại siêu vật liệu làm từ vải phế thải.

Mặc dù aerogel được sản xuất lần đầu tiên vào những năm 1930, loại vật liệu này không được các doanh nghiệp sử dụng vì chi phí sản xuất cao. Điều này thúc đẩy các nhà nghiên cứu aerogel trên khắp thế giới tìm ra phương pháp tiếp cận mới để đa dạng sản xuất các nguồn aerogel. Là một phần trong nỗ lực này, nhóm nghiên cứu tại khoa Kỹ thuật thuộc trường đại học quốc gia Singapore (NUS) đã dẫn đầu trong việc phát triển aerogel nhờ sử dụng sợi cotton từ các phế phẩm thời trang.

Dẫn đầu nhóm nghiên cứu là GS Phan Thiện Nhân và phụ tá của ông, PGS Dương Minh Hải, thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí tại đại học NUS. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện thấy các aerogel cotton mới có thể được kết lại một cách dễ dàng, và chúng có thể nhanh chóng co lại khi đặt trong nước.

“Loại aerogel chứa đầy cotton thân thiện với môi trường này là một sự thay đổi tuyệt vời từ loại aerogel cũ mà chúng tôi sử dụng giấy thải để làm. Nó rất dễ nén nên có thể giảm đáng kể chi phí lưu trữ và vận chuyển. Bên cạnh đó, aerogel cotton có thể được sản xuất trong vòng 8 giờ - nhanh gấp 9 lần so với các sản phẩm trước đây của chúng tôi và gấp khoảng 20 lần các mẫu sản xuất kinh doanh hiện tại", PGS Dương Minh Hải cho biết. Cũng theo ông Hải, nhóm đang nghiên cứu để phát triển sản phẩm với quy mô lớn.

"Mặc dù chúng tôi đã trình diễn thành công ứng dụng của loại aerogel cotton tuyệt vời này trong kiểm soát sự thoát nước và giữ ấm, chúng tôi sẽ tiếp tục khai thác thêm nhiều tính năng khác của loại vật liệu này", PGS Hải cho biết thêm.

Ứng dụng của Aerogel cotton

Các vết thương làm mất máu nhanh do súng đạn hoặc các vũ khí khác gây ra là vô cùng nguy hiểm. Trong trường hợp này, có thể sử dụng aerogel tạo áp lực bên trong để ngăn máu tiếp tục tràn ra ngoài và làm đông máu.

Các vật dụng kiểm soát sự chảy máu hiện có bao gồm một ống tiêm chứa một ít chất tẩy cellulose được phủ bởi chitosan - chất mà các chuyên gia chiết được từ vỏ tôm và thịt của các loại cá khác nhau, giúp cầm máu. Tuy nhiên, việc sản xuất và tiêu thụ chất tẩy cellulose còn khá khiêm tốn.

Aerogel cotton có thể được sử dụng để giữ lạnh cho bình nước hoặc dùng trong y tế để cầm máu.

Để giải quyết khó khăn này, các nhà phân tích của NUS đã phát triển các viên bán aerogel cotton giúp điều trị các vết thương xuất huyết. Những viên nén này được làm từ sự pha trộn giữa cotton và cellulose aerogel, được bọc ngoài bởi chitosan, rất dễ để vận chuyển. Đồng thời, nó cũng rất dễ dàng để kết hợp với ống tiêm lâm sàng sử dụng cho việc cầm máu. Viên aerogel cotton cũng tương thích với hệ sinh học nên rất an toàn để sử dụng.

"Mỗi viên aerogel cotton có thể tăng kích thước của nó gấp 16 lần trong 4,5 giây - lớn hơn và nhanh hơn ba lần so với chất tẩy cellulose hiện có - trong khi vẫn giữ được tính năng cơ bản. Hình thái của aerogel cotton giúp giải quyết vấn đề về giới hạn lưu trữ, trong khi tính chất dễ nén của nó (khả năng tăng kích thước) có thể áp dụng tính trọng lượng đè lên vết thương", giáo sư Dương cho biết.

Bên cạnh ứng dụng trong y tế, vật liệu mới này còn có thể được sử dụng trong quân đội. Các quân nhân thường xuyên phải rèn luyện thể lực trong điều kiện nóng và ẩm ướt nên cần uống nhiều nước. Tuy nhiên, bình nước các quân nhân thường có dung tích 1 lít và chỉ giữ lạnh trong khoảng 30 phút dưới thời tiết nóng ẩm.

Nhóm nghiên cứu NUS đã hợp tác với phòng thí nghiệm quốc gia DSO sáng chế ra túi giữ nhiệt siêu nhẹ, có thể giữ nước lạnh từ 0.1 đến 1 độ C trong vòng 4 tiếng. Chiếc túi giữ nhiệt này nặng khoảng 200 gram, được làm từ aerogel cotton pha lẫn các chất giữ nhiệt thông thường khác.

"Tính năng giữ nhiệt của aerogel có thể được sử dụng với những vật dụng khác nhau của khách hàng. Ví dụ như làm bao giữ nhiệt cho thức ăn dinh dưỡng. Chúng tôi cũng thấy được tiềm năng to lớn cho các ứng dụng có giá trị cao khác, ví dụ như bảo vệ đường ống và vận chuyển khí dầu mỏ ngưng tụ cần được cất ở nhiệt độ thấp", Giáo sư Nhân cho biết.

Nhóm nghiên cứu NUS đã đăng kí thành công bằng sáng chế cho aerogel cotton và đang tìm kiếm những cơ hội hợp tác mới để tiếp thị cải tiến.