Vật liệu thông minh đang định hình lại thế giới

Trong thời đại cũ, trước tiên chúng ta sẽ cần phải thiết kế hình dạng của mô hình và sau đó chọn ra vật liệu để chế tạo đồ vật và vật dụng cụ thể. Tuy nhiên, nếu quá trình này đảo chiều thì sẽ như thế nào? Những vật liệu sẽ có khả năng phát triển ra hình dáng của riêng chúng tùy từng môi trường cụ thể. Tương tự như một hạt giống sẽ phát triển thành một cái cây.

Hãy tưởng tượng một chiếc máy bay có khả năng tự chữa lành những vết lõm trên vỏ, qua đó duy trì tình trạng khí động học tối ưu. Điều này hiện nay đã trở thành sự thật khi người ta chế tạo các bộ phận của máy bay từ vật liệu composite đã được phủ một lớp mỏng nano. Lớp phủ này sẽ có chức năng như một "hệ thần kinh", cho phép các lớp vật liệu bên trong "cảm giác" được tất cả mọi thứ đang xảy ra ở môi trường xung quanh như áp suất, nhiệt độ.

Khi hệ thống thần kinh của cánh máy bay cảm nhận được tổn thương, nó sẽ gửi tín hiệu đến các vi tinh thể trong các lớp phủ nano. Tín hiệu này sẽ khiến cho các vi tinh thể tiết ra keo phủ đầy và làm cứng lại vết lõm. Airbus đang kết hợp cùng Đại học quốc gia Bristol nhằm tiến hành những nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực này. Chúng ta đang phát triển đến gần một ngành công nghiệp hàng không hình thành bởi các vật liệu thông minh hơn bao giờ hết.

Trong ngành công nghiệp ô tô, vật liệu thông minh sẽ giúp cho những chiếc xe không những chỉ cảm nhận được tổn thương và tự chữa lành mà còn giúp thu thập dữ liệu về hiệu suất hoạt động của động cơ.
 
Dự án Hack Rod tập hợp các công ty về công nghệ và nhà sản xuất ô tô hàng đầu miền Nam California (Hoa Kỳ) đang cố gắng chế tạo ra chiếc xe đầu tiên trong lịch sử được làm từ vật liệu thông minh và điều khiển bằng trí thông minh nhân tạo. Những vật liệu này ngày càng có vai trò quan trọng trong việc định hình thế giới xung quanh chúng ta.

Trong một ví dụ khác, Paulo Gameiro, điều phối viên của dự án Harken EU đang phát triển một loại ghế mẫu và dây an toàn sử dụng vải dệt thông minh tích hợp bộ cảm biến nhằm đo nhịp tim và hơi thở của người lái xe. Khi người đang lái xe có dấu hiệu ngủ gật, chương trình quản lý sẽ đưa ra cảnh báo để đánh thức họ.

Ngoài lĩnh vực giao thông, vật liệu thông minh đang có nhiều tiềm năng phát triển trong lĩnh vực xây dựng và công trình dân dụng. Tình trạng của cấu trúc các công trình sẽ được theo dõi và phục hồi đến mức tối đa. Cơ sở hạ tầng trên thế giới liên tục xuống cấp vì rất nhiều yếu tố khác nhau như động đất và hao mòn tự nhiên. Nhưng nếu chúng ta có thế xây dựng những kiến trúc từ vật liệu "bê tông thông minh" thì những vấn đề trên có thể được ngăn chặn.

"Hệ thần kinh" trong khối bê tông có thể giúp liên tục giám sát và đánh giá thực trạng cơ sở hạ tầng và bắt đầu tự sửa chữa kịp thời để chống lại bất kì thiệt hại nào có thể xảy ra. Có một dự án lớn đang được thực hiện tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) có tên là ZERO +, với mục đích định hình lại ngành công nghiệp xây dựng với các loại vật liệu composite tiên tiến.

Các nhà nghiên cứu tại Viện MIT cũng đã thành lập Viện nghiên cứu các loại vải công nghệ cao của Mỹ (AFFOA). Mục tiêu của tổ chức nhằm tạo ra các loại vải và sợi có khả năng nhìn, nghe và cảm nhận môi trường xung quanh. Chúng sẽ có khả năng giao tiếp, lưu trữ và chuyển đổi năng lượng, theo dõi sức khỏe, kiểm soát nhiệt độ và thậm chí là thay đổi màu sắc.

Quần áo chế tạo từ vật liệu thông minh có thể theo dõi nhiệt độ cơ thể hoặc phân tích mồ hôi để kiểm tra tình trạng sức khỏe của người mặc. Chúng có thể giúp tích trữ năng lượng vào ban ngày để giữ ấm vào ban đêm. Nếu bạn vô tình làm rách một lỗ trên quần áo, các hạt nano sẽ tiến hành tự sửa chữa để vá những vết thủng này lại.