Bí ẩn đằng sau khả năng tự làm sạch của lá sen

Các sợi lông tơ trên bề mặt lá sen đã giúp nó miễn nhiễm với chất bẩn (Wang Jiayi/The Epoch Times)

Zhou Dunyi, một triết gia Nho giáo thời cổ đại đã từng nói: “Ta yêu hoa sen vì nó mọc trong bùn mà chẳng bị nhơ vì bùn”.

Gần đây, các nhà khoa học đã khám phá ra cách mà loài cây này tự giữ cho nó sạch sẽ và khô ráo, từ đó mở ra một phương pháp chế tạo những vật liệu tự làm sạch và ma sát thấp hơn.

Dựa theo một nghiên cứu đăng trên tạp chí Physical Review Letters do Chuan-Hua Chen, một trợ lý giáo sư về kỹ thuật cơ khí và khoa học vật liệu tại trường Đại học Duke, cùng với một sinh viên tốt nghiệp tên Jonathan B. Boreyko, thì bí mật này nằm ở sự rung động tinh vi tự nhiên, và kết cấu bề mặt độc nhất vô nhị của lá sen.

“Chúng tôi phải đối mặt với một vấn đề hóc búa – các giọt nước rớt trên lá thì dễ dàng bị trôi đi, trong khi các giọt sương đọng lại trong các ngóc ngách kín và các vết nứt của lá thì vẫn bám chặt và kẹt trong đó”, Borey nói trong bài viết.

Các nhà nghiên cứu đã ghi hình một chiếc lá sen được đặt nằm trên một cái loa rẻ tiền lấy từ RadioSack và cho phát ra tần số thấp. Họ làm mát chiếc lá để cho phép các giọt nước được hình thành trên bề mặt. Ngay khi họ cho loa rung động ở tầng số khoảng 100 Hz trong vòng một phần nhỏ của giây, thì các giọt nước bám trên lá đã bị văng ra.

Các nhà nghiên cứu giải thích rằng kết cấu bề mặt của lá sen vốn không thấm nước. Nó được bao phủ bởi các khối ụ tí hon không đều với thậm chí còn có những sợi lông nhỏ hơn phủ trên các ụ đó. Khi có một giọt nước rơi xuống bề mặt này, nó chỉ có thể nằm được trên đầu ngọn của những sợi lông nhỏ. Giọt nước này sẽ được đỡ lại bởi các túi khí ở dưới và cuối cùng thì bị tuột khỏi lá sen.

“Khám phá này đã giải được một ẩn đố kéo dài bấy lâu nay”, ông Chen nói, “Người ta đã quan sát thấy sương đọng lại trên lá sen vào mỗi buổi đêm. Khi họ quay lại vào buổi sáng sớm, giọt nước đã biến mất và lá sen vẫn khô ráo. Cái loa trong thí nghiệm trên đã mô phỏng lại một điều vẫn xảy ra hàng ngày trong thiên nhiên, nơi mà tràn đầy những rung động tinh vi, đặc biệt đối với lá sen, một loại cây có những chiếc lá lớn che trên các nhánh thân thon và dài.

Ông Chen đề xuất ra một ứng dụng khả thi cho khám phá này, đó là phủ bề mặt bên trong của các ống dẫn nước ngưng của loại dùng để truyền tải nhiệt năng trong các nhà máy phát điện. Bằng cách giữ cho nó không thấm nước, nhờ vậy sẽ giảm được lực cản trong ống, tăng lưu lượng và hiệu suất.

“Chúng tôi đã tìm ra tính chất vật lý đằng sau khả năng siêu kị nước, một đặc tính thiết yếu để tạo ra các vật liệu chống thấm trong thế giới thực”, Chen phát biểu. “Những vật liệu này sẽ được dùng trong các môi trường ẩm ướt hoặc lạnh lẽo, nơi mà sự ngưng tụ xảy ra một cách tự nhiên. Khám phá của chúng tôi nhắm đến một hướng phát triển mới cho các vật liệu chống thấm và có thể chịu được môi trường thiên nhiên khắc nhiệt, đồng thời có quan hệ mật thiết với nhiều ứng dụng kỹ thuật khác, bao gồm vải dệt không dính, kính tự làm sạch, và vỏ tàu giảm sức cản.

Công trình nghiên cứu của ông Chen được tài trợ bởi quỹ phát động từ trường kỹ thuật Pratt thuộc Đại học Duke.

(Theo The Epoch Times)