Từ trước đến nay các kỹ sư đã luôn tìm kiếm một loại vật liệu có cấu trúc bền và chắc. Tuy nhiên, những tiêu chuẩn mong muốn của họ thường có xu hướng tự loại trừ hoặc khắc chế nhau. "Các vật liệu có cấu trúc cứng cáp thường cũng có xu hướng giòn, như gang hoặc kim cương chẳng hạn", ông Teng Li, Phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại trường Đại học Maryland chia sẻ.


Nhóm kỹ sư này bắt đầu phát triển giấy được làm từ cellulose, loại vật liệu lấy từ thực vật và có khả năng tự hồi phục. Họ đã thiết kế nhiều mẫu giấy với kích cỡ sợi cellulose khác nhau, từ 30 micromet cho đến 10 nanomet. Tất cả những sợi này đều rất nhỏ mà mắt thường không thể nhìn thấy được.

Các kỹ sư nhận thấy loại vật liệu này có độ dày 10 nanomet bền hơn gấp 40 lần và chắc hơn 130 lần so với loại giấy tập thông thường, vốn sử dụng sợi cellulose lớn hơn 1.000 lần.

Điều khiến cho các sợi cellulose bền và chắc hơn các vật liệu khác là do liên kết hydro của nó. Chuỗi cellulose được kết nối với nhau bởi liên kết hydro, và khi cellulose bị hỏng, liên kết này có thể tự sắp xếp lại, có nghĩa vật liệu này có thể tự hồi phục được. Ngoài ra, sợi cellulose càng nhỏ thì càng có nhiều liên kết hydro, vì vậy có thể tạo nên một loại vật liệu bền, cứng rắn hơn cũng như tự hồi phục nhanh hơn.