Lấy cảm hứng từ cấu trúc đặc biệt của các loài hải miên sống ở vùng biển sâu, các nhà khoa học tại Đại học RMIT, Australia đã phát triển một mô hình vật liệu mới giúp tạo ra những công trình bền vững hơn. 
Trong thế giới tự nhiên, các loài hải miên sống ở vùng biển sâu ẩn chứa nhiều tiềm năng về độ bền và khả năng chịu lực. Lấy cảm hứng từ cấu trúc đặc biệt của chúng, các nhà khoa học tại Đại học RMIT, Australia đã phát triển một mô hình vật liệu mới với tiềm năng cách mạng hóa ngành Xây dựng, giúp tạo ra những công trình bền vững hơn.
Nghiên cứu tập trung vào cấu trúc mạng kép trong bộ xương của loài hải miên có tên gọi Venus’ flower basket. Loài sinh vật này sở hữu một bộ khung nhẹ nhưng vô cùng vững chắc, đồng thời có khả năng thể hiện tính chất auxetic - một đặc điểm cơ học hiếm gặp.
Vật liệu auxetic nhờ đặc tính cơ học độc đáo, đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong y tế. Polyethylene auxetic mật độ cao đã được sử dụng để phát triển đĩa đệm nhân tạo cho phẫu thuật cột sống. Những đĩa này có khả năng uốn cong và xoắn, cung cấp hiệu suất cơ sinh học cải thiện so với các giải pháp thay thế truyền thống. Đặc tính hỗ trợ của chúng giúp ngăn chặn sự phình ra có thể gây tổn thương các dây thần kinh xung quanh, mô phỏng hoạt động của đĩa đệm thắt lưng tự nhiên.
Theo TS Jiaming Ma, tác giả chính của nghiên cứu được công bố trên một số tạp chí khoa học, vật liệu auxetic có khả năng co lại khi bị nén và giãn nở khi bị kéo dãn - ngược lại so với vật liệu thông thường như cao su hay kim loại. Nhờ đặc tính này, auxetic có thể hấp thụ và phân tán năng lượng tác động một cách hiệu quả, làm tăng đáng kể độ bền và khả năng chống chịu va đập.
Nhóm nghiên cứu tại RMIT nhận thấy rằng, khi kết hợp các mạng lưới theo mô hình của hải miên, vật liệu được tạo ra có khả năng hấp thụ lực tác động lớn và chịu được ứng suất lớn hơn trước khi biến dạng. Cụ thể, với cùng một lượng vật liệu, thiết kế lưới sinh học (BLS) có độ cứng gấp 13 lần so với các vật liệu auxetic hiện có, hấp thụ năng lượng nhiều hơn 10% và phạm vi chịu ứng suất lớn hơn 60% so với các thiết kế truyền thống.
Trong thử nghiệm thực tế, nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra mẫu vật từ polyurethane nhiệt dẻo (TPU 95A). Bước tiếp theo là phát triển phiên bản thép để tích hợp vào bê tông, đánh giá mức độ hiệu quả của vật liệu này khi áp dụng vào xây dựng.
Theo TS Jiaming Ma, nghiên cứu này hướng đến việc giảm thiểu lượng thép và xi măng sử dụng trong ngành Xây dựng - hai nguyên liệu có tác động lớn đến môi trường. Sự kết hợp giữa tính auxetic, độ cứng cao và khả năng hấp thụ năng lượng vượt trội sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất của vật liệu, đồng thời cải thiện khả năng chống chịu rung động trong động đất.
Không chỉ dừng lại ở lĩnh vực xây dựng, thiết kế BLS còn có tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị bảo hộ thể thao và các sản phẩm y tế, nơi yêu cầu vật liệu vừa nhẹ vừa có độ bền cao.
Với hướng đi mới này, vật liệu lấy cảm hứng từ hải miên sống ở vùng biển sâu có thể mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp vật liệu, góp phần xây dựng các công trình bền vững hơn và an toàn hơn trong tương lai.
