![[Nghiên cứu] Nhện nhả siêu tơ sau khi được phun nước chứa graphene và ống nano cacbon](https://photo.tinhte.vn/store/2015/05/3035087_spider_graphene.jpeg)
Để có được các tính chất trên, nhện đã phải trải qua 400 triệu năm tiến hóa. Do vậy, sẽ thật ấn tượng khi chúng ta biết rằng gần đây, các nhà khoa học tại đại học Trento ở Ý đã tìm ra cách kết hợp các ống nano cacbon và graphene vào tơ nhện. Kết quả thu được là một loại tơ nhện có độ cứng và độ khỏe lớn hơn bất kỳ loại sợi nào được biết từ trước đến nay.
Dù tạo ra loại vật liệu tốt như vậy nhưng cách tiếp cận của nhóm khá là đơn giản. Bắt đầu với 15 cá thể nhện Pholcidae thu thấp được ở đồng quê Ý, nhóm nghiên cứu nuôi chúng trong phòng thí nghiệm và lấy các mẫu tơ nguyên thủy của chúng để tham chiếu sau này. Các chú nhện sau đó sẽ được phun nước có chứa các ống nano cabon và tinh thể graphene hình hoa tuyết lên trên cơ thể. Tơ nhện sản sinh ra sau quá trình này sẽ được đem đi đo đạc tính chất.
Điều ngạc nhiên đã đến với nhóm nghiên cứu khi kết quả đo cho thấy độ bền chống đứt gãy (Fracture strength) của tơ nhện mới này lên đến 5.4 GPa, suất Young lên đến 47.8 GPa, cả hai đều cao hơn khoảng 5 lần so với trước. Trong khi đó, mô đun cứng đạt trị số 2.1 GPa. Đây là trị số cao nhất từ trước đến nay, tất nhiên là cao hơn cả sợi Kevlar. Nói cách khác, chỉ bằng cách làm đơn giản trên, loại tơ nhện mới này trở thành quán quân về độ cứng và độ khỏe trong thế giới tất cả các loại sợi đã biết cho đến nay.
Tuy nhiên, mặc dù đã tạo thành công cũng như xác nhận rằng các ống nano cacbon và hoa tuyết graphene tồn tại trong loại tơ nhện mới này, nhóm nghiên cứu vẫn chưa biết chính xác làm cách nào mà nhện có thể kết hợp được chúng lại với nhau. Một giả thuyết là các sợi tơ được phủ lớp ống nano cacbon và graphene sau khi chúng được nhả ra. Dù không thể phủ nhận hoàn toàn khả năng này, nhóm nghiên cứu nói rằng điều này xác suất xảy ra điều này là rất thấp. Lý do là bởi một lớp phủ bên ngoài như vậy khó có thể khả năng đóng góp lớn vào việc thay đổi các tính chất cơ học như trong loại tơ nhện mới mà họ thu được.
Giả thuyết thứ hai mà nhóm đề xuất là các chú nhện đã uống nước có chứa các ống nano cacbon và hoa tuyết graphene và những cấu trúc này được kết hợp vào sợi tơ khi được nhả ra. Quá trình này khiến các ống nano cacbon và graphene nằm ở phần thân của sợi từ đó ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học. Đi xa hơn, nhóm nghiên cứu cũng thực hiện mô phỏng trên máy tính cấu trúc phân tử của sợi thu được từ quá trình này. Theo nhóm nghiên cứu, các tính chất cơ học thu được từ mô phỏng này phù hợp tốt với kết quả thực nghiệm. Điều này củng cố giả thuyết thứ hai này.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cho biết thêm là do tính đơn giản của kỹ thuật, quá trình tương tự có thể dễ dàng được lặp lại trên các sinh vật khác, từ đó có thể dẫn đến một thế hệ mới của các loại vật liệu kỹ thuật sinh học (bionic material).
Có lẽ các bạn đang hào hứng về triển vọng thương mại của loại vật liệu này trong một tương lai không xa. Tuy nhiên, tin không vui là cho đến nay chưa ai hay công ty nào tìm ra một phương pháp hiệu quả để khai thác tơ nhện dù đã có nhiều cố gắng. Do vậy, một bước cũng rất quan trọng trong quá trình này là phát triển được một kỹ thuật có thể ứng dụng được ở quy mô công nghiệp. Nếu thành công, điều này sẽ mở ra một viễn cảnh xán lạn với rất nhiều sản phẩm có nhiều tính năng tuyệt vời làm từ tơ nhện trong tương lai.
