Nhóm kỹ sư Đại học RMIT vừa sáng chế loại ống có thể ép dẹp để tiện di chuyển và nở ra thành vật liệu xây dựng bền chắc. Mấu chốt của công nghệ này là hệ thống tự khoá lấy cảm hứng từ nghệ thuật origami gấp cong - tức kỹ thuật xếp giấy theo các đường cong thay vì các đường thẳng.

Tiến sĩ Jeff Lee cầm mẫu ống dẹp do nhóm kỹ sư RMIT thiết kế - Ảnh: Will Wright, RMIT
Nghiên cứu được công bố trong “Proceedings of the National Academy of Sciences”. Đóng góp vào bài báo là các tiến sĩ Hongjia Lu, Jiaming Ma, và Ngoc San Ha từ Khoa Kỹ thuật RMIT cùng Phó Giáo sư Joseph Gattas từ Đại học Queensland.
Hai nhà nghiên cứu chính, Tiến sĩ Jeff Lee và Giáo sư Danh dự Mike Xie, cho biết vì có cấu trúc nội tại kiên cố, tre là nguồn cảm hứng cho thiết kế dạng ống nói trên.
Lee, hiện đang công tác tại Khoa Kỹ thuật RMIT, giải thích: “Hệ thống tự khoá này là thành quả khâu thiết kế hình học thông minh. Sáng chế của chúng tôi có tính ứng dụng trên quy mô lớn. Một phiến nhỏ nặng chừng 1,3 kg được ghép từ nhiều ống lại với nhau có khả năng trụ vững cho dù có người 75 kg đứng trên.”
Các loại ống ép dẹp đã có mặt trong nhiều ứng dụng khoa học - kỹ thuật như các thiết bị y sinh, cấu trúc tàu không gian, robot, và xây dựng dân sự, bao gồm các công trình dựng tạm nhằm ứng phó với thiên tai, thảm hoạ. Công nghệ mới giúp hệ thống ống được lắp ráp nhanh và dễ dàng hơn, đồng thời có thể biến đổi thành trạng thái cứng cáp hơn khi tự khoá.
Xie, cũng công tác tại Khoa Kỹ thuật RMIT, nhận định: “Nghiên cứu của chúng tôi không chỉ mở ra nhiều tiềm năng cho các thiết kế sáng tạo đa chức năng mà còn cải thiện đáng kể các hệ thống cấu trúc tự mở rộng hiện có.” Lee lấy ví dụ: “Khi NASA phóng các tấm pin mặt trời tự mở rộng lên vũ trụ, cần dọc của cấu trúc này được làm bằng các ống ép dẹp có khả năng tự nở ra ngoài không gian. Vì rỗng ruột nên các ống này có thể bị biến dạng nếu gặp phải một ngoại lực đủ lớn. Còn các ống trong thiết kế của chúng tôi chắc chắn hơn thế nhiều.”
Xie bổ sung rằng thuật toán thông minh của nhóm kỹ sư giúp họ kiểm soát cách cấu trúc phản ứng trước những lực tác động khác nhau bằng cách đổi chiều hướng của ống: “Dựa trên kỹ thuật origami, các ống ép dẹp của chúng tôi không chỉ vận chuyển được dễ dàng mà còn đủ bền chắc trước ngoại lực trong lúc sử dụng. Chế độ tự khoá cho phép hệ thống được cố định, khoá chặt khi đạt hình dạng chắc chắn nhất mà không cần áp dụng thêm các cơ chế phụ trợ hay chờ con người can thiệp.”
Bước tiếp theo
Nhóm kỹ sư sẽ tiếp tục cải tiến thiết kế và khai phá, phát triển các tiềm năng mới.
Lee nói: “Chúng tôi muốn ứng dụng chức năng tự khoá cho nhiều dạng ống khác để kiểm tra xem chúng có khả năng chịu các loại lực khác nhau, chẳng hạn lực uốn và lực vặn xoắn, như thế nào. Chúng tôi cũng muốn thử nghiệm nhiều vật liệu xây dựng mới, tìm hiểu các phương pháp mới sản xuất được những loại ống nhỏ hơn, chuẩn xác hơn.”
Theo Xie, nhóm đang phát triển các loại ống tự mở rộng có nhiều ứng dụng khác nhau: “Chúng tôi dự định sẽ hoàn thiện thuật toán thông minh, từ đó làm ra các loại ống có tính thích nghi cao hơn, ứng dụng hiệu quả cho nhiều hoàn cảnh thực tế hơn.”
Huỳnh Trọng Nhân
(Lược dịch)