Bí mật về khả năng tự làm sạch của hoa Sen
Nhà triết học Nho giáo cổ đại Chu Đôn Di từng nói: “Tôi yêu hoa Sen vì nó mọc lên từ bùn nhưng vẫn đẹp không tì vết.”
Gần đây, các nhà khoa học đã khám phá ra cách thực vật tự làm sạch và chống thấm nước. Thông qua quá trình nghiên cứu này, họ có thể tìm ra phương pháp chế tạo các vật liệu tự làm sạch và ít gây ra lực cản.
Theo một nghiên cứu trên tạp chí Physical Review Letters của ông Trần Xuân Hoa – trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí và khoa học vật liệu tại Đại học Duke – và nghiên cứu sinh Jonathan B. Boreyko, bí mật nằm ở những rung động tinh tế từ thiên nhiên và kết cấu bề mặt độc đáo của hoa Sen.
Boreyko nói trong một thông cáo báo chí: “Chúng tôi đối mặt với một vấn đề khó khăn – những giọt nước rơi trên lá dễ dàng lăn đi, trong khi nước ngưng tụ hình thành từ các kẽ lá sẽ vẫn dính chặt vào lá và bị đọng lại.”
Các nhà nghiên cứu đã quay cảnh một chiếc lá Sen nằm yên trên một chiếc loa RadioShack bình dân ở tần số thấp. Họ làm lạnh lá để các giọt nước hình thành trên bề mặt. Ngay khi loa rung ở tần số khoảng 100 Hz trong một phần giây, những giọt nước dính trên chiếc lá bật ra.
Các nhà nghiên cứu giải thích rằng kết cấu bề mặt của lá Sen có khả năng chống thấm nước. Nó được bao phủ bởi những cái “bướu” nhỏ phân bổ không không đều cùng những sợi lông mịn vô cùng nhỏ bé. Khi giọt nước rơi xuống bề mặt này, nó sẽ chỉ đọng lại trên những sợi lông nhỏ. Các túi khí nằm bên dưới sẽ giữ lại các giọt nước và cuối cùng là chúng bị đẩy ra khỏi lá.
Tiến sĩ Trần nói: “Điều này giải quyết được một bài toán lâu năm trong lĩnh vực này. Mọi người đã quan sát thấy nước ngưng tụ hàng đêm trên lá Sen. Khi họ quay lại vào buổi sáng, nước đã biến mất và lá khô ráo. Diễn giả tái tạo những gì diễn ra hàng ngày trong tự nhiên tại phòng thí nghiệm. Đó là một quá trình chứa đầy những rung động tinh tế, đặc biệt là đối với hoa Sen – loài có lá lớn trên đỉnh thân dài và mảnh.”
Tiến sĩ Trần gợi ý rằng phát hiện này có một ứng dụng thực tiễn là phủ bên trong các loại ống dẫn lỏng ngưng được sử dụng để truyền nhiệt trong các nhà máy điện. Bằng cách duy trì khả năng chống thấm nước, lực cản của ống sẽ thấp hơn và lưu lượng truyền qua đường ống sẽ lớn hơn với hiệu quả cao hơn.
Tiến sĩ Trần nói: “Chúng tôi đã tiết lộ cơ chế vật lý đằng sau tính siêu kỵ nước và chống đọng sương, một đặc tính quan trọng để khai thác các vật liệu chống thấm nước trong đời sống. Những vật liệu này sẽ được sử dụng ở môi trường ẩm ướt hoặc lạnh, nơi sẽ xảy ra hiện tượng ngưng tụ tự nhiên. Nghiên cứu của chúng tôi tạo nên một hướng đi mới để phát triển các vật liệu không thấm nước có thể tồn tại trong môi trường khắt khe. Nó cũng có ý nghĩa thực tiễn đối với nhiều vật dụng bao gồm vải chống dính, quang học tự làm sạch và vỏ (phi cơ, tàu) có khả năng tự giảm lực cản.”
Nghiên cứu của tiến sĩ Trần được hỗ trợ bởi Quỹ khởi nghiệp từ Trường Kỹ thuật Pratt thuộc Đại học Duke.
Helena Zhu
Nguyễn Lê biên dịch
Xem thêm:
