Băng khóa nhám đã trở thành tính năng phổ biến của cả ngành công nghiệp và hộ gia đình. Tuy nhiên, chúng có một điểm khó khăn: chúng quá yếu đối với nhiều ứng dụng. Băng gai dính kim loại làm bằng thép lò xo hiện đã được phát triển tại Viện Tạo hình và Đúc kim loại của Technische Universitaet Muenchen. Những băng gai dính kim loại này có khả năng chống lại hóa chất và có thể chịu được tải trọng kéo lên đến 35 tấn trên mét vuông ở nhiệt độ cao tới 800 ° C.

Hơn 60 năm trước, khi kỹ sư và nhà phát minh người Thụy Sĩ George de Mestral đang tỉ mỉ loại bỏ những đường gờ trên áo khoác cho chú chó của mình sau một chuyến đi săn, ông đã nảy ra một ý tưởng tài tình. Dựa trên mô hình mà ông đã quan sát được trong tự nhiên, ông đã chế tạo một dây buộc băng gai dính từ nhiều móc và vòng nhỏ, sau đó ông đặt tên là “băng khóa dán”. 

Josef Mair, một nhà khoa học từ Viện đúc và đúc kim loại (utg) tại TU Muenchen, giải thích: “Ưu điểm không thể đánh bại của băng khóa nhám là có thể dễ dàng đóng và mở lại. Do đó, nguyên tắc móc và vòng được sử dụng rất rộng rãi, chẳng hạn như một sự thay thế cho dây buộc giày, để cố định băng y tế và bộ phận giả, và cho ủng cáp được sử dụng trong ô tô và thiết bị điện tử hàng không.

Thật không may, băng khóa nhám tổng hợp tiêu chuẩn không chịu được nhiệt và hóa chất mạnh. “Mọi thứ có thể trở nên rất nóng, chẳng hạn như trong lĩnh vực ô tô. Một chiếc ô tô đậu dưới ánh nắng trực tiếp có thể lên tới nhiệt độ 80 ° C và nhiệt độ vài trăm độ C có thể phát sinh xung quanh ống xả. Các chất khử trùng hung hãn được sử dụng cho mục đích làm sạch Mair giải thích trong các bệnh viện, băng khóa nhám quá yếu để sử dụng trong việc xây dựng các mặt tiền của tòa nhà. Dưới sự lãnh đạo của Giáo sư Hartmut Hoffmann và là một phần của dự án chung được khởi động vào năm 2005 với Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang (BMBF) với sự hợp tác chặt chẽ với các đối tác trong ngành, utg đã phát triển một giải pháp cho vấn đề này: kết quả là Metaklett ,

Nhiệt độ vượt quá 800 ° C và các dung dịch hóa học mạnh không gây ra bất kỳ vấn đề nào đối với băng khóa nhám kim loại Metaklett, điều này cũng cung cấp độ bền kết dính lên đến 35 tấn mỗi mét vuông khi lực kéo được tác dụng song song với bề mặt dây buộc. Khi nó được đặt vuông góc với bề mặt dây buộc, Metaklett vẫn có thể chịu được một lực bảy tấn trên một mét vuông. Hơn nữa, giống như một chiếc dây buộc Velcro® tiêu chuẩn trên giày của trẻ, nó có thể được mở ra và đóng lại mà không cần bất kỳ công cụ hỗ trợ nào.

Các nhà nghiên cứu đã chọn sử dụng thép lò xo, hợp nhất độ dẻo cao với độ bền cao, làm vật liệu cho băng gai dính của họ. Họ đã tạo ra các mô hình ba chiều khác nhau để tối ưu hóa việc lồng vào nhau của các phần tử dây buộc trên máy tính. Sau đó, họ xây dựng các ứng cử viên hứa hẹn nhất làm nguyên mẫu và cho họ vào các bài kiểm tra toàn diện. Khoảng 40 biến thể của hình dạng được gọi là “Chim hồng hạc” đã được thử nghiệm trên máy tính. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu độ bền kết dính và phản ứng của nó với nhiệt độ khắc nghiệt để thiết lập các giới hạn về khả năng phục hồi của nó.

Hai trong số các mô hình được thử nghiệm cuối cùng đã đạt được cấp độ: một khóa lò xo, Flamingo, và một hệ thống móc và vòng được gọi là “Entenknopf” (“đầu vịt”). Cả hai đều bao gồm băng móc dày 0,2 mm và băng vòng hoặc băng đục lỗ có cùng độ dày. Mô hình “đầu vịt” dựa trên hệ thống móc và vòng tổng hợp truyền thống. Nhiều móc thép tinh tế có thể gắn ở bất kỳ góc độ nào vào các vòng trong băng vòng kim loại đục lỗ.

Biến thể thứ hai, Flamingo, thậm chí còn ổn định hơn. Nó bao gồm các phần tử móc rộng hơn gắn vào các lỗ trong một băng đục lỗ. Chúng bị uốn cong theo cách mà chúng biến dạng đàn hồi dưới áp lực nhẹ và trượt vào các lỗ giống như khóa tổng hợp trên dây đeo ba lô. Sau khi được lắp vào, chúng sẽ ngay lập tức trở lại hình dạng ban đầu và nhờ có các cánh tay bung ra, chúng chống lại lực kéo trở lại giống như một đinh tán đang nở ra.

Tuy nhiên, để các băng khóa nhám kim loại có thể bắt vào đúng vị trí, trước tiên chúng phải được định vị ở góc chính xác, song song hoặc vuông góc với băng đục lỗ. Tùy thuộc vào hướng của lực tác dụng, dây buộc này có thể chịu được tải trọng từ 7 đến 35 Newton trên một mét vuông. Sau khi hao hụt ban đầu khoảng 20 phần trăm trong mười lần thử nghiệm đầu tiên, độ bền kết dính vẫn không đổi trong nhiều lần lặp lại.

Ông Mair giải thích: “Tên loài động vật được đặt ra như một cách để phân biệt giữa các mô hình nhiều mặt. Hình thức móc câu của hai hệ thống này gợi nhớ một cách mơ hồ đến đầu vịt và một con chim hồng hạc đứng trên một chân”, ông Mair giải thích. Các nhà khoa học cũng đã đưa ra một giải pháp thay thế thứ ba, mô hình “lai” kết hợp băng móc thép với băng vòng tổng hợp và phù hợp để buộc hàng dệt an toàn và có thể đảo ngược.

Metaklett về cơ bản phù hợp để sử dụng trong tất cả các lĩnh vực yêu cầu dây buộc dễ dàng mở nhưng ổn định, ví dụ như hệ thống điều hòa không khí và thông gió trong kỹ thuật dịch vụ tòa nhà và xây dựng ô tô. Như Ban giám khảo của Stahl-Innovationspreis (Giải thưởng Sáng tạo Thép) của Đức đã lưu ý khi đánh giá dự án: “Metaklett phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, trong đó sự kết hợp giữa sản xuất đơn giản và mức độ đàn hồi cao của dây buộc là quan trọng.” Móc kim loại và dây buộc vòng đã thành công khi vượt qua hơn 100 dự án cạnh tranh vào ngày 30 tháng 6 năm 2009, để giành vị trí thứ ba trong quá trình trao giải này, chỉ diễn ra ba năm một lần.