Chanh dây khô truyền cảm hứng để tạo ra thiết bị dọn rác không gian

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Phúc Đán ở thành phố Thượng Hải và Đại học Thanh Hoa tại Bắc Kinh đã phát triển một quả bóng silicone mềm với kết cấu mấp mô giống như lớp da nhăn nheo của trái cây sấy khô.

Các nếp nhăn sâu trên bề mặt thiết bị có thể bám vào nhiều vật thể, từ kim cương đến quả việt quất, và thậm chí được sử dụng để làm sạch các hạt rác không gian cực nhỏ trôi nổi trên quỹ đạo, theo các nhà khoa học công bố trên tạp chí Nature Computational Science.

Xu Fan, giáo sư khoa hàng không và du hành vũ trụ tại Đại học Phúc Đán, cho biết thiết bị đơn giản và nhanh nhẹn này có thể được chế tạo với kích thước từ milimét đến mét và được triển khai ở những nơi mọi người không thể tiếp cận.

Xu Fan nói: “Một cánh tay robot được trang bị bộ nắm hình cầu có thể thu thập các mảnh vỡ không gian nhỏ với độ chính xác cao. Trên Trái đất, nó có thể nhặt các hạt nguy hiểm như chất nổ".

Theo NASA, có khoảng nửa triệu mảnh vụn kích thước bằng đá cẩm thạch bị mắc kẹt trong quỹ đạo của Trái đất, còn 100 triệu mảnh khác nhỏ bằng đầu bút chì đang quay quanh hành tinh. Ngay cả những mảnh vụn nhỏ nhất, chẳng hạn như các mảng sơn từ tên lửa, có thể làm hỏng tàu vũ trụ khi chúng va chạm với tốc độ cực cao trong quỹ đạo Trái đất tầm thấp.

Ý tưởng bắt đầu từ một hộp trái cây được để ở văn phòng. Đồng nghiệp của Xu Fan tại Đại học Thanh Hoa gọi điện cho biết anh ta nhìn thấy một số mô hình thú vị đang hình thành trên sản phẩm khô héo, vì vậy các nhà khoa học bắt đầu khử nước chanh dây để quan sát chúng.

Họ phát hiện ra rằng quả đầu tiên bị vênh thành hình buckyball, với các hình lục giác và ngũ giác bao phủ bề mặt của chúng theo kiểu giống như một quả bóng đá. Thời gian trôi qua, chúng phát triển một mạng lưới các đường gờ sâu hơn khi quả tiếp tục khô.

Khi nghiên cứu các rặng núi, họ được truyền cảm hứng để bắt chước các mẫu trong phòng thí nghiệm và đưa các quan sát vào sử dụng. Họ phát hiện ra rằng mô hình của các đường gờ có thể nắm bắt mọi thứ, nhờ vào đặc tính gọi là chirality.

Một vật thể không có hình ảnh phản chiếu mà không thể tự chồng lên chính nó. Một ví dụ phổ biến là bàn tay con người. Bên trái là sự phản chiếu của bên phải, nhưng không thể đặt cả hai hình lên trên nhau hoặc xoay theo cách có thể làm cho hình dạng của chúng giống hệt nhau.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng in 3D để tạo ra một thiết bị mô phỏng quá trình khử nước của chanh dây. Họ đã tạo ra các khuôn hình bán cầu với hoa văn hình lục giác trên bề mặt và đổ đầy silicone lỏng để làm quả bóng. Quả bóng có lỗ nhỏ đóng vai trò như một đường dẫn khí kết nối khoang bên trong và một ống bên ngoài để hút khí.

Khi không khí được bơm ra, quả bóng silicone mềm sẽ co lại giống như quả chanh dây khô, nắm chặt bất kỳ vật dụng nào bên cạnh và khóa cố định. Khi khoang của thiết bị được bơm căng, nó sẽ giải phóng vật thể.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết bị với một viên kim cương, vật liệu cứng nhất được biết đến, có thể chụp lấy nó từ nhiều góc độ. Họ cũng sử dụng thiết bị này để lấy các vật nhỏ khác, bao gồm các loại hạt, ốc vít, đậu xanh, đậu nành, quả việt quất, kẹo hình trái tim, mảnh thủy tinh và một quả bóng thủy tinh.

Xu Fan cho biết nhóm sẽ phát triển các thiết bị tương tự với các hình dạng khác, chẳng hạn như bàn tay người hoặc bàn chân động vật, để tái tạo khả năng cầm nắm chính xác của các ngón tay.

Theo Xu Fan, các vật liệu thông minh như bột từ tính và tinh thể lỏng có thể được sử dụng trong các thiết bị trong tương lai, cho phép chúng biến hình thành các hình dạng khác nhau.