Các nhà khoa học đã giải mã được bí ẩn về băng dính Scotch "phát ra tiếng rít".

Tác giả dangkhoa 25/02/2026 15 phút đọc

Các nhà khoa học đã giải mã được bí ẩn về băng dính Scotch "phát ra tiếng rít".

Các vết nứt siêu nhỏ lan truyền dọc theo lớp băng dính đang bong tróc với tốc độ siêu thanh, tạo ra sóng xung kích và xung âm thanh.    

scotch1-1152x648
 
Nguồn ảnh: Miễn phí bản quyền

Băng dính Scotch đã là vật dụng thiết yếu trong gia đình gần một thế kỷ, nhưng nó vẫn còn ẩn chứa một số điều bất ngờ về mặt khoa học. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng âm thanh rít phát ra khi bóc băng dính Scotch nhanh chóng —tương tự như tiếng cào móng tay trên bảng đen—là kết quả của sóng xung kích được tạo ra bởi các vết nứt siêu nhỏ lan truyền dọc theo băng dính với tốc độ siêu âm, theo một bài báo mới được công bố trên tạp chí Physical Review E.

Chính kỹ sư Richard Drew của công ty 3M là người đã phát minh ra băng dính trong suốt đầu tiên vào năm 1930. Ý tưởng này xuất phát từ ngành sản xuất ô tô, đặc biệt là các thiết kế hai màu, nơi chất kết dính được sử dụng quá dính đến mức thường làm bong tróc sơn khi bóc ra; sau đó cần phải sơn lại bằng tay. Drew đã tìm ra một loại keo dán giấy nhám có độ dính vừa phải và sử dụng nó để phủ lên một cuộn băng keo cellophane. (Một điều thú vị: Drew cũng là người đồng phát minh ra dụng cụ phân phối băng keo kiểu ốc sên cùng với đồng nghiệp John Borden của công ty 3M.) Loại băng dính này đã trở nên vô cùng phổ biến trong thời kỳ Đại suy thoái; người tiêu dùng đã sử dụng nó để sửa chữa các vật dụng hàng ngày thay vì thay thế chúng. Sự phổ biến đó chưa bao giờ suy giảm.

Băng dính Scotch cũng thu hút sự quan tâm đáng kể của các nhà vật lý. Quay trở lại năm 1939, các nhà khoa học nhận thấy rằng khi bóc băng dính có thể tạo ra ánh sáng—cụ thể là một vệt sáng phát ra ở nơi đầu băng dính tách ra khỏi cuộn. Hiện tượng này được ghi nhận lần đầu tiên vào thế kỷ 17 và được gọi là triboluminescence : sự phát sáng khi một vật liệu bị nghiền nát, xé rách, cọ xát hoặc trầy xước. Ví dụ, kim cương đôi khi phát sáng màu xanh lam hoặc đỏ trong quá trình cắt, trong khi gốm sứ phát ra ánh sáng vàng cam khi được cắt bằng tia nước mài mòn.

Ví dụ phổ biến nhất là kẹo Wint-O-Green Life Savers: nghiền nát viên kẹo trong một tủ tối và bạn có thể thấy những tia lửa phát ra. Chính các tinh thể đường tạo ra hiệu ứng này: quá trình nghiền nát tách các electron ra khỏi các phân tử, khiến chúng nhảy qua khoảng trống đến phía tích điện dương hơn. Các electron nhảy này va chạm với các nguyên tử nitơ trong không khí, hấp thụ năng lượng trong thời gian ngắn rồi phát ra tia cực tím. Hiệu ứng này trở nên dễ nhìn thấy nhờ tinh dầu bạc hà được sử dụng để tạo hương vị, tức là methyl salicylate huỳnh quang, chất này hấp thụ tia cực tím và chuyển hóa nó thành ánh sáng xanh.

Năm 1953, các nhà khoa học Nga khi bóc băng dính Scotch trong môi trường chân không đã báo cáo phát hiện ra các electron có đủ năng lượng để phát ra tia X. Các nhà khoa học khác tỏ ra hoài nghi, nhưng hiện tượng này cuối cùng đã được xác nhận vào năm 2008 , khi các nhà vật lý tại UCLA tạo ra tia X trong khi tháo cuộn băng dính Scotch trong buồng chân không. Mục tiêu là khai thác hiện tượng phát quang do ma sát để chụp ảnh tia X, và nhóm nghiên cứu đã tạo ra một hình ảnh tia X chất lượng thấp về ngón tay của một thành viên trong phòng thí nghiệm (xem hình bên dưới). May mắn thay, điều này chỉ hoạt động trong môi trường chân không hoàn hảo, vì vậy người dùng băng dính Scotch hàng ngày vẫn an toàn.

Một cú sốc đối với hệ thống

Hình ảnh X-quang của một ngón tay người được chụp khi đang bóc băng dính.
 
Hình ảnh chụp X-quang ngón tay người được thực hiện khi đang bóc băng dính. Nguồn: Carlos G. Camara và cộng sự, 2008

Việc bóc băng dính Scotch tạo ra cả âm thanh lẫn ánh sáng, thường được cho là do cơ chế trượt-dính diễn ra trong quá trình bóc. Năm 2010, đồng tác giả Sigurdur Thoroddsen thuộc Đại học King Abdullah ở Ả Rập Xê Út và các đồng nghiệp đã sử dụng kỹ thuật chụp ảnh siêu nhanh để xác định một hiện tượng vi nứt quan trọng của cơ chế trượt: một chuỗi các vết nứt ngang di chuyển dọc theo chiều rộng của chất kết dính với tốc độ siêu âm. Một nghiên cứu tiếp theo năm 2024 đã tìm thấy sự tương ứng trực tiếp giữa âm thanh rít và những vết nứt ngang đó, nhưng không xác định được cơ chế.

Đó chính là mục đích của nghiên cứu mới nhất này. Thoroddsen và cộng sự tự hỏi liệu âm thanh có được tạo ra trực tiếp bởi đầu vết nứt chuyển động nhanh hay không, điều này cũng sẽ tạo ra các xung sóng âm riêng biệt đặc trưng liên quan đến việc bóc băng dính Scotch. Các tác giả đã thử nghiệm giả thuyết của họ bằng cách thực hiện chụp ảnh tốc độ cao đồng thời các vết nứt đang lan truyền và sóng âm truyền trong không khí. Họ dùng một thanh kim loại để bóc băng dính Scotch bằng tay, ghi lại các vết nứt bằng hai camera video và âm thanh bằng hai micrô được đồng bộ hóa với camera video, để xác định chính xác hơn nguồn gốc của các xung áp suất.

Kết quả nghiên cứu của họ cho thấy tiếng rít phát sinh từ một chuỗi các xung kích yếu đạt đỉnh điểm khi các vết nứt ngang chạm đến mép băng. Tốc độ siêu âm mà chúng di chuyển, so với không khí xung quanh, là yếu tố quan trọng trong việc tạo ra các sóng xung kích đó. “Một khoảng chân không cục bộ được tạo ra giữa băng và vật rắn khi vết nứt mở ra,” các tác giả giải thích. “Vết nứt di chuyển quá nhanh khiến khoảng trống này không thể được lấp đầy ngay lập tức, mặc dù không khí được hút vào từ hướng vuông góc với vết nứt. Do đó, khoảng trống di chuyển cùng với vết nứt cho đến khi nó chạm đến cuối băng và sụp đổ vào không khí tĩnh bên ngoài.” Mỗi khi đầu vết nứt chạm đến mép băng, nó tạo ra một xung âm thanh—do đó tạo ra tiếng rít đặc trưng. 

Tác giả dangkhoa Admin
Bài viết trước Mỹ có nguy cơ trở thành một nước đọng ô tô

Mỹ có nguy cơ trở thành một nước đọng ô tô

Bài viết tiếp theo

Sự trỗi dậy của phần mềm “AI-native” có thể mang lại sức mạnh cấp doanh nghiệp cho các SMB như thế nào

Sự trỗi dậy của phần mềm “AI-native” có thể mang lại sức mạnh cấp doanh nghiệp cho các SMB như thế nào
Viết bình luận
Thêm bình luận

Bài viết liên quan

Thông báo

0917111899