Vật liệu robot phân hủy sinh học từ bánh tráng

Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Bristol (Anh) đã khám phá những đặc tính tuyệt vời của bánh tráng (bánh đa nem) Việt Nam để chế tạo ra các loại robot mềm với tiềm năng ứng dụng trong nông nghiệp, trồng rừng hoặc gieo hạt ở nơi khó tiếp cận.

Ảnh nghiên cứu: Andrew T.Conn/Đại học Bristol.

Robot mềm là một lĩnh vực đang phát triển nhanh trên toàn cầu, liên quan đến việc tạo ra các robot linh hoạt và thích ứng cao bằng vật liệu mềm như cao su, silicon hoặc gel. Robot mềm được thiết kế để bắt chước các sinh vật sống. Tuy nhiên, vật liệu tạo ra chúng thường gây đau đầu với các nhà khoa học vì khó phân hủy và không phải lúc nào cũng thân thiện với môi trường.

Như một sự gặp gỡ tình cờ, các nhà khoa học tại Đại học Bristol đã phát hiện rằng bánh tráng - nguyên liệu phổ biến trong bếp ăn của các gia đình người Việt - có đặc tính vật liệu tương tự như silicon nhưng dễ phân hủy hơn và không độc hại.

Bánh tráng có nguồn gốc từ bột gạo (Oryza sativa L.) hoặc bột sắn (Manihot esculenta). Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một loạt thí nghiệm đo đồ bền, độ mềm của vật liệu và nhiều tính chất cơ học quan trọng khác để đi đến kết luận rằng chúng có thể thay thế cho các loại silicon được dùng phổ biến trong các ứng dụng robot mềm. Đồng thời, loại vật liệu này có thể phân hủy sinh học hoàn toàn trong vòng 32 ngày mà không cần đến nhiệt độ hoặc độ ẩm cao.

TS. Christine Braganza tại Đại học Bristol nhấn mạnh điều này mở ra nhiều cơ hội thú vị cho các nhà nghiên cứu, giáo viên, sinh viên và cộng đồng muốn thử nghiệm robot mềm trong giáo dục STEM cũng như các ứng dụng thực tiễn dùng một lần.

Để chứng minh cho tính khả thi, nhóm nghiên cứu đã thử chế tạo một robot mềm từ bánh tráng có khả năng tự di chuyển, phục vụ cho việc gieo hạt ở những nơi khó tiếp cận. Robot có hình dạng ống dài, được tạo ra bằng cách cuộn tấm bánh tráng, với hạt giống kẹp giữa các lớp. Chúng có thể chuyển động bằng khí nén. Khi robot đến vị trí cần gieo, nó được rũ xuống đất, và hạt bắt đầu nảy mầm. Sau một thời gian, cây non mọc lên từ đó, rễ cây đâm qua các lớp bánh tráng để tiếp xúc với đất, trong khi bánh tráng nhanh chóng phân hủy, không gây hại cho cây hay đất.

Kết quả được trình bày chi tiết trong bài báo khoa học mang tên ‘Sustainable fabrication of biodegradable soft robotic actuators’ (tạm dịch: ‘Chế tạo bền vững các bộ truyền động mềm có thể phân hủy sinh học’) tại Kỷ yếu Hội nghị Quốc tế lần thứ 8 về Robot mềm của IEEE diễn ra vào tháng 4/2025. Ở cuối bài nghiên cứu, nhóm tác giả nêu lên dự định sẽ dụng vật liệu mới này để nghiên cứu và chế tạo thêm hệ thống nhiên liệu có thể phân hủy hữu cơ (compostable) cho robot và các bộ điều khiển có thể phân hủy sinh học (biodegradable), để những con robot này có thể đi ra khỏi phòng thí nghiệm và hoạt động trực tiếp trong môi trường thực tế.

“Việc chế tạo robot từ các vật liệu bền vững, không gây tác động tiêu cực đến môi trường khi hết vòng đời, là một mục tiêu quan trọng”, GS. Andrew T.Conn tại Đại học Bristol, người chịu trách nhiệm giám sát nghiên cứu, chia sẻ.

Tính chất không độc hại và có thể ăn được của bánh tráng khiến cho chúng có thể trở nên phù hợp cho các ứng dụng robot nông nghiệp, trồng rừng, thực phẩm, giáo dục và y tế.

Nguyên liệu làm ra bánh tráng - tức gạo và sắn - là những vật liệu tự nhiên sẵn có và chi phí thấp. Quá trình tạo ra chúng đã được cư dân của các nước như châu Á như Việt Nam thực hiện hàng trăm năm, và hoàn toàn có thể mở rộng quy mô sản xuất. Điều này tạo ra sự thuận lợi về khả năng tiếp cận robot cho những khu vực nghèo hoặc những vùng hạn chế tài nguyên như vùng sâu vùng xa.

Đồng thời, việc tạo được robot từ những vật liệu tự nhiên nhưng có hiệu suất hoạt động tương đương với silicone thông thường cũng là một điểm cộng lớn, vì chúng cho thấy công nghệ “xanh” không nhất thiết đồng nghĩa với “hiệu suất kém”.

Lĩnh vực robot mềm đã chứng kiến một số đột phá trong thời gian gần đây. Tìm kiếm và cứu hộ là một ứng dụng phổ biến của robot mềm. Ví dụ, các kỹ sư tại Đại học ETH Zurich (Thụy Sĩ) đã phát triển một con rắn robot (RoBoa) có thể tiếp cận những khu vực mà con người, máy bay không người lái hay các robot khác không thể tới. “Loài bò sát” robot này có thể trườn qua đống đổ nát và di chuyển linh hoạt trong các ống dẫn và cống rãnh.

Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu cũng đang khám phá khả năng ứng dụng của robot mềm trong y học. Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Penn State (Mỹ) đã phát triển robot mềm có thể di chuyển trong cơ thể người, phục vụ cho phẫu thuật không xâm lấn hoặc đưa thuốc tới đúng vị trí cần thiết.

Với nghiên cứu mới về robot bánh tráng của Đại học Bristol, tất cả những điều này có thể được thực hiện một cách bền vững hơn.

Hồng Hạnh - KHPT 

Tài liệu tham khảo:

C. Braganza, H. Philamore and A. T. Conn, (2025), “Sustainable Fabrication of Biodegradable Soft Robotic Actuators,” IEEE 8th International Conference on Soft Robotics (RoboSoft), Lausanne, Switzerland, 2025, pp. 1-7, doi: 10.1109/RoboSoft63089.2025.11020886.