Công trình nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences chỉ ra một số tính năng của loại lụa mới này và trình bày phạm vi ứng dụng tiềm năng rộng rãi trên các thiết bị quang-điện tử.
Cho điện áp truyền qua thiết bị làm nóng kết nối với hai lớp lụa làm giãn miếng lụa đồng thời
xóa đi nếp vải (hình trái). Miếng vải nguội đi, nếp gấp vải hiện ra khi ngắt dòng điện (hình phải).
Ảnh: Fio Omenetto, ĐH Tufts.
Nhờ đặc tính tự nhiên của các protein fibroin có trong sợi tơ lụa, lớp vải thông minh sẽ phản ứng bằng cách biến đổi hình dạng khi chịu tác động của các yếu tố môi trường. Trong đó, hơi nước và khí mêtan có khả năng ngấm vào sợi vải một cách dễ dàng, xâm nhập vào các liên kết hydro chéo trong fibroin, khiến vải “xổ” ra và giải phóng sức căng trong sợi vải. Lợi dụng đặc điểm này, các nhà khoa học đã đặt các protein fibroin phân hủy trên một màng nhựa polydimethylsiloxane (PDMS) mỏng nhằm tạo ra bề mặt vải co giãn. Trải qua một quy trình làm nóng – để nguội, hai lớp lụa và nhựa PDMS sẽ tạo thành các nếp gấp có kích thước nano tương ứng với đặc tính cơ học của từng lớp.
Khi tiếp xúc với hơi nước hay mêtan, các sợi vải này sẽ “nghỉ” và phẳng lại. Ở trạng thái dãn phẳng, bề mặt vải cho phép 80% ánh sáng xuyên qua, trong khi tỷ lệ này ở vải đã vào nếp, hay đã dập họa tiết chỉ ở mức dưới 20%. Vải có thể được dập bằng khuôn có sẵn hoặc in phun bằng mực. Độ sắc nét của hình in trên vải sẽ phụ thuộc vào độ chi tiết của khuôn hoặc đường kính đầu phun mực.
Một cách khác cũng được áp dụng là dùng tia cực tím tạo ra một khuôn ảo. Khi đó, những phần tiếp xúc với tia cực tím sẽ ít thấm nước (hoặc mêtan) hơn và giữ nguyên nếp gấp, còn những phần khác sẽ thấm hơi và dãn phẳng ra. Lúc này, các họa tiết in chính là đường đánh dấu các phần mặt vải tiếp xúc với tia cực tím.
Các họa tiết in trên vải này có thể được in, xóa và lặp lại qua các quy trình làm nóng – để nguội. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh mặt vải có thể được in đi in lại ít nhất 50 lần mà không ảnh hưởng gì đến chất lượng hình in.
Theo nhà phát triển Yu Wang (Trường Kỹ thuật, Đại học Tufts), bên cạnh khả năng in lại được nhiều lần, công nghệ in dập vải này còn hứa hẹn mang lại nhiều ứng dụng. Một trong số đó là giúp bề mặt vải đã dập hấp thụ hoặc giải phóng các bước sóng ánh sáng hoặc năng lượng khác nhau sử dụng các chất kích thích tạp, hay khiến họa tiết chỉ hiện ra ở các góc nhất định; hoặc tạo các vật liệu tự điều chỉnh nhiệt xuyên qua chúng. Nhờ tính tương hợp sinh học (biocompatibility) của các sợi tơ lụa, chất liệu vải này có tiềm năng rất đa dạng trong ngành y sinh.
Nghiên cứu cũng trình bày cách họa tiết được dập lên và xóa đi khỏi mặt vải bằng cách kết nối hai lớp lụa và màng nhựa (dính liền nhau) với một thiết bị nhiệt nhỏ, làm mặt vải biến đổi liên tục giữa hai trạng thái gấp nếp và không gấp nếp.
Công Nhất