Suốt nhiều thế kỷ qua, các bậc thầy chế tác đồng hồ đã không ngừng nỗ lực để loại bỏ hoàn toàn sự hiện diện của dầu bôi trơn bên trong các bộ máy cơ. Cho đến nay, đây vẫn là lằn ranh tột cùng của sự tân tiến trong nghệ thuật chế tác đồng hồ.

Tiến sĩ Samuel Rowley-Neale- một nhà khoa học vật liệu tiên tiến tại Đại học Manchester Metropolitan (Vương quốc Anh) và là một người say mê  tribology (ngành khoa học và kỹ thuật nghiên cứu về ma sát), thừa nhận rằng ông đã vô cùng kinh ngạc khi bước chân vào thế giới chế tác đồng hồ.

“Thực tế là trong suốt hàng trăm năm qua, gần như có rất ít sự đổi mới trong cách thức sử dụng chất bôi trơn trong các bộ máy đồng hồ”, ông chia sẻ. Nói một cách thẳng thắn, những nỗ lực đã từng xuất hiện thực chất không thể chịu được sự soi xét kỹ lưỡng: “Việc ứng dụng các vật liệu tiên tiến (nhằm cải thiện sự bôi trơn) thường chỉ dừng lại ở mục đích trang trí. Chúng giống như những chiêu trò tiếp thị, với rất ít đầu tư thực sự vào nền tảng khoa học cốt lõi nhằm hạ thấp hệ số ma sát”.

Dẫu vậy, ông không quá ngạc nhiên: Có vô số chuyên gia tận hiến nhiều năm cho những “nghiên cứu thuần lý thuyết”, sử dụng những trang thiết bị cực kỳ tối tân, ngốn hàng triệu đô la nhưng kết quả đạt được lại vô cùng khiêm tốn. Tuy nhiên, có lẽ Tiến sĩ Rowley-Neale và các đồng sự đang đứng trước ngưỡng cửa của một cuộc bứt phá ngoạn mục. Trong vài năm qua, họ đã bắt tay cùng nhà chế tác đồng hồ người Anh (và cũng là một huyền thoại sống) Roger Smith để phát triển một loại vật liệu nano 2D gốc molybdenum disulphide, có cấu trúc tương tự graphene. Vì lý do bảo mật sáng chế, họ vẫn đang giữ kín các chi tiết chuyên sâu. Loại vật liệu này có thể được dùng để phủ lên các bộ phận nhất định trong bộ máy, mang lại sự sụt giảm ma sát ở mức độ hoàn toàn có thể đo lường được.

Bản phác thảo thực chứng

Lớp phủ này, theo cách ông gọi “vốn nổi tiếng với đặc tính trơn trượt. Thách thức thực sự nằm ở việc tìm ra cách để nó có thể bám dính chắc chắn, ổn định và bền bỉ qua thời gian”. Yếu tố mang tính quyết định là họ đã phát triển thành công các phương pháp độc quyền về “lai hóa” (nhúng vật liệu này vào các vật liệu gốc carbon khác để cố định) và “lắng đọng” – cách đưa vật liệu này lên những chi tiết siêu nhỏ một cách đồng nhất tuyệt đối.

Đây chính là rào cản mà ngay cả việc ứng dụng lớp phủ DLC (Diamond-like Coating) siêu mỏng, siêu cứng – một trong những công nghệ giảm ma sát tốt nhất hiện tại vẫn chưa thể vượt qua một cách trọn vẹn. Rowley-Neale cùng các cộng sự hiện đã có được bản phác thảo thực chứng trên một trong những chiếc đồng hồ của Roger Smith, và dự kiến sẽ sớm thành lập một nhóm nghiên cứu với các chuyên gia từ Đại học Birmingham) để tiếp tục tinh chỉnh công nghệ này.

“Tất nhiên, việc thấu hiểu loại vật liệu này, có thể tái tạo nó một cách đồng nhất và khẳng định rằng nó sẽ thực hiện đúng chức năng giảm ma sát một cách ổn định là điều vô cùng nan giải”, Rowley-Neale thừa nhận. “Nếu chúng ta có thể làm chủ ứng dụng của nó trong đồng hồ đeo tay ở một quy mô vi mô như vậy, chúng ta hoàn toàn có thể kỳ vọng nó sẽ đi theo mô hình của xe đua F1, tạo hiệu ứng lan tỏa đến các ngành công nghiệp khác như hàng không vũ trụ và ô tô”. Theo dự báo của ông, sẽ mất khoảng ba năm nữa để họ hoàn thiện một quy trình thật sự đạt được tiêu chuẩn – quy mô công nghiệp.

Đó là một nhận định mang đầy sức nặng. Trong hơn hai thập kỷ qua, nhiều thương hiệu đã trình làng các công nghệ tiên phong nhằm giảm thiểu ma sát giữa các linh kiện trong bộ máy, thế nhưng, hầu hết chúng chỉ xuất hiện trên những chiếc đồng hồ thử nghiệm độc bản (hoặc phiên bản cực giới hạn), đúng như những cái tên của chúng thường ngầm ám chỉ.

Chúng ta đã từng chứng kiến dòng Freak của Ulysse Nardin, chiếc đồng hồ đầu tiên sở hữu hai bánh thoát chế tác từ vật liệu silicon trơn trượt thay vì thép thông thường, và kể từ đó thương hiệu này cũng liên tục thử nghiệm với các linh kiện làm từ kim cương nhân tạo.

Patek Philippe đã thử nghiệm một ý tưởng tương tự nhưng dưới dạng bộ thoát đòn bẩy Thụy Sĩ tiêu chuẩn, trong khi Cabinet No.5 của Audemars Piguet mang đến một cỗ máy sở hữu các chân kính không cần dầu. Cartier đưa ra dự án ID One và Jaeger-LeCoultre tạo nên Master Compressor Extreme LAB với bộ thoát silicon không dầu, cơ chế lên dây tự động sử dụng ổ bi ceramic cùng việc sử dụng kim cương đen được cấp bằng sáng chế và một hợp chất có tên gọi Easium Carbonitride.

“Chén Thánh” của nghệ thuật chế tác

Dành cho những ai đang tự hỏi tại sao chúng ta lại phải đổ nhiều tâm huyết đến thế, câu trả lời gói gọn trong hai từ: Vật lý và Dầu. Nói một cách ngắn gọn, trong bất kỳ chuyển động cơ khí nào, sự ma sát giữa các linh kiện sẽ làm giảm hiệu suất, tức sẽ tăng mức tiêu hao năng lượng và đối với một thực thể đặt sự chuẩn xác lên hàng đầu như đồng hồ cơ, hiệu suất chính là chìa khóa tối thượng. Để triệt tiêu ma sát, đồng thời giảm thiểu sự hao mòn sinh ra từ những cọ xát liên tục đó, ngành công nghiệp đồng hồ ngay từ thuở sơ khai đã sử dụng dầu. Như ngài Abraham-Louis Breguet đã từng nói: “Hãy cho tôi loại dầu hoàn hảo, tôi sẽ cho bạn chiếc đồng hồ hoàn hảo”.

Ta hoàn toàn có thể thấu cảm được sự thất vọng của ông. Ban đầu, dầu bôi trơn có nguồn gốc hữu cơ thường được chiết xuất từ việc đun sôi tuyến mỡ ở chân gia súc. Chúng cực kỳ dễ bay hơi và qua thời gian sẽ bị oxy hóa, đông đặc lại đặc biệt là khi hòa lẫn với những hạt bụi mịn, cực nhỏ sinh ra từ quá trình mài mòn chi tiết máy, hay đơn giản là bốc hơi mất. Khoảng 50 năm trước, sự ra đời của một loạt các loại dầu tổng hợp chuyên dụng vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, với liều lượng vô cùng nhỏ bé đến mức gần như tàng hình trước mắt thường, chỉ khoảng 1/1000 mililit là đủ cho toàn bộ cỗ máy đã mở ra một chân trời mới tốt đẹp hơn. Chúng giúp kéo dài chu kỳ bảo dưỡng khuyến nghị từ 2 năm lên 5 năm hoặc lâu hơn nữa. Dầu bôi trơn đang ngày một hoàn thiện, mang những cái tên rất kêu tựa như trong vũ trụ điện ảnh Marvel, từ Moebius đến Molykote nhưng suy cho cùng, chúng vẫn sẽ đối mặt với quy luật thoái hóa.

Đó là lý do cốt lõi giải thích vì sao một bộ máy cơ khí luôn đòi hỏi sự bảo dưỡng định kỳ, không chỉ để làm sạch, mà còn để thay thế lớp dầu đã được châm vào 60 điểm hoặc hơn thế nữa trong quá trình lắp ráp ban đầu. Mỗi điểm tiếp xúc lại đòi hỏi một chủng loại và liều lượng dầu biệt lập, được giữ cố định không cho tràn ra ngoài nhờ lớp xử lý bề mặt có tên gọi là epilame. Ngày nay, phần lớn công đoạn bôi trơn được thực hiện bởi các robot với đầu phun chính xác như máy in phun.

Những thách thức cốt tử

Nhu cầu thiết yếu về dầu này đôi khi mang lại sự phiền lòng cho giới chủ nhân đồng hồ, bởi chi phí bảo dưỡng ngày một leo thang cùng khoảng thời gian chờ đợi kéo dài. Vì thông thường, việc bảo dưỡng hoàn toàn dựa vào đôi bàn tay của con người. Thậm chí, từng có những cuộc tranh luận về việc liệu các nhà sản xuất đồng hồ ở phân khúc dễ tiếp cận hơn có nên chọn giải pháp hiệu quả hơn là thay thế toàn bộ bộ máy bằng một cỗ máy mới miễn là hành động đó không làm tổn hại nghiêm trọng đến định vị hình ảnh của họ.

Felix Baumgartner – nhà chế tác đứng sau thương hiệu đồng hồ độc lập nổi danh Urwerk, chia sẻ: “Chất bôi trơn là chủ đề khơi dậy rất nhiều đam mê trong nghệ thuật chế tác đồng hồ, dầu chính là mắt xích yếu nhất bên trong một cỗ máy vốn dĩ có thể đạt tới sự hoàn mỹ. Làm việc với dầu là một thách thức cốt tử đối với bất kỳ loại máy cơ nào. Cứ vài năm, bạn lại nghe phong phanh một hãng đồng hồ nào đó tuyên bố “chúng tôi đã tìm ra cách vận hành mà không cần dầu! Chúng tôi có một giải pháp thay thế”. Thế nhưng, những tuyên bố đó chưa bao giờ mang tính thuyết phục tuyệt đối”.

Chắc chắn rằng, mặc dù các hãng đã đưa ra những tuyên bố hoặc truyền thông đã thay mặt họ lên tiếng về việc kiến tạo thành công một chiếc đồng hồ “hoàn toàn không cần bôi trơn”, nhưng sự hoài nghi vẫn luôn hiện hữu. “Đã có sự gia tăng theo cấp số nhân về dung sai trong quá trình sản xuất linh kiện, cũng như việc ứng dụng các vật liệu siêu nhẹ mang lại hiệu suất cao hơn khi đối mặt với sự hao mòn. Chúng ta đã thấy những bước tiến thông qua việc sử dụng các hợp kim đặc biệt, mạ điện, ổ bi ceramic, trục từ tính và các lớp phủ DLC”. David Sharp – Giám đốc Điều hành của Horage, công ty nghiên cứu và thiết kế bộ máy đồng hồ có trụ sở tại Biel, nơi tự sản xuất các linh kiện silicon độc quyền, chia sẻ.

“Nhưng mấu chốt là tất cả những tiến bộ này không thể triệt tiêu hoàn toàn ma sát”, Sharp bổ sung. “Nhiều người từng lập luận rằng các linh kiện silicon (vốn từng gây tranh cãi) chính là tiền đề tạo ra những bộ máy không cần bôi trơn. Nhưng dù chúng mang lại một bước nhảy vọt về hiệu suất, giấc mơ từ bỏ hoàn toàn chất bôi trơn vẫn chưa thành hiện thực. Tôi đã đặt câu hỏi này với vô số nghệ nhân chế tác, và tất cả đều đồng tình rằng họ chưa thể mường tượng ra viễn cảnh không cần dùng đến một dạng chất bôi trơn nào đó. Hãy nhìn vào trục ceramic mới của Rolex. Đó là một sự tân tiến đích thực. Liệu họ có thể loại bỏ hoàn toàn chuyện bôi trơn không? Chà, không. Tất cả những gì chúng ta thực sự có thể làm là không nhắm tới việc triệt tiêu dầu bôi trơn, mà là giảm thiểu việc sử dụng xuống mức thấp nhất có thể”.

Sự hao mòn là một định mệnh

Baumgartner đồng tình: Ông chia sẻ rằng kinh nghiệm thực tiễn, chứ không hẳn là logic hàn lâm, đã chỉ ra rằng mặc dù ta có thể bỏ qua việc bôi trơn ở những chi tiết có tần số hoạt động thấp hoặc tương tác chậm bằng cách bù đắp qua việc sử dụng các lớp phủ dạng Teflon hay đặc tính tự bôi trơn của đồng và bằng cách giảm ma sát thông qua thiết lập các góc độ tương tác thuận lợi hơn giữa các bộ phận, thì những linh kiện hoạt động ở tần số cao hay tương tác chớp nhoáng như bộ thoát sẽ luôn cần đến sự hiện diện của dầu. “Cho đến khi chúng ta có thể chế tạo ra một thứ gì đó như bộ thoát tần số thấp, vì vậy tôi cho rằng chẳng ai biết trước được điều gì.

Nhưng thay vì loại bỏ hoàn toàn dầu, thì ít nhất hiện tại chúng ta đã có những phương thức thông minh hơn để sử dụng nó, chỉ áp dụng cho những chi tiết thực sự cần thiết và loại bỏ hoàn toàn ở những bộ phận mà việc bôi trơn qua thời gian lại gây tác dụng ngược vì nó chỉ đóng vai trò hút bụi bẩn. Nhưng sự thật nghiệt ngã là dù bạn làm gì đi chăng nữa rồi cũng sẽ chạm đến một giới hạn vật lý nào đó, sự hao mòn là một định mệnh tất yếu”. Ngay cả Roger Smith – vị nghệ nhân đang cộng tác cùng Đại học Manchester Metropolitan về lớp phủ công nghệ nano cũng giữ trong mình một sự hoài nghi riêng.

Ông lập luận rằng nếu có một chiếc đồng hồ không dầu xuất hiện trong tương lai, nó sẽ không chỉ đến từ khoa học vật liệu đơn thuần, mà phải là sự kết hợp với một cuộc tái định nghĩa toàn diện về các linh kiện chế tác truyền thống và sự tương tác giữa chúng. Từng là học trò của George Daniels – người phát minh ra bộ thoát đồng trục (co-axial) “99% không ma sát” – một trong những bước tiến vĩ đại nhất của ngành đồng hồ cơ trong hai thế kỷ qua, Smith từ đó đã cải tiến thiết kế này thành phiên bản một bánh xe, và sau đó là một phiên bản nhỏ gọn, hiệu quả hơn. Dù thừa nhận vẫn cần một chút dầu, Smith ước tính những cỗ máy thời gian của ông hiện có thể hoạt động bền bỉ lên đến 15 năm giữa các chu kỳ bảo dưỡng.

“Và nếu chúng ta có thể giải mã thành công việc ứng dụng công nghệ nano, tôi hoàn toàn có thể nhìn thấy con số đó kéo dài thành 25 năm”, Smith chia sẻ. “Hiện tại, mọi nỗ lực nhằm giảm thiểu bôi trơn đối với tôi giống như việc dán một miếng băng cá nhân lên vết thương thay vì thực sự chữa trị nó. Xét trên nhiều phương diện, các chi tiết của bộ máy đồng hồ cơ bản đều chứa đựng những khiếm khuyết, lấy ví dụ bộ thoát đòn bẩy vốn là một hệ thống ma sát cao và ngay cả khi có thêm công nghệ phụ trợ, nó vẫn sẽ kém hiệu quả. Nhưng tôi không cho rằng thực sự có một sự hứng thú đủ lớn trong ngành đồng hồ nhằm thực hiện những cải tiến cốt lõi như vậy. Tôi nghĩ rằng tâm lý chung là: Đây là một ngành kinh doanh khổng lồ và chúng ta biết rõ đồng hồ vẫn đang vận hành tốt với công nghệ hiện tại, vậy thì cớ gì phải bận tâm tái định nghĩa lại những nền tảng căn bản?”.

Xét đến lượng thời gian, tâm huyết và nguồn vốn khổng lồ cần thiết để tạo ra một tuyệt tác như chiếc đồng hồ không cần bôi trơn, sức hút thực tế của nó hiển nhiên cũng là một bài toán về chi phí. Như Marcus Wagner – Giám đốc Marketing của Sinn lưu ý, sẽ có một lằn ranh mà ở đó những nghiên cứu phát triển này khiến chiếc đồng hồ trở nên phi thực tế về mặt kinh tế, đó là lý do vì sao vô số nguyên mẫu đồng hồ không dầu chưa bao giờ bước ra khỏi phòng nghiên cứu. Sinn, cũng giống như người đồng hương Đức là thương hiệu Damasko, sở hữu công nghệ không cần bôi trơn của riêng mình – một bộ thoát phủ kim cương ra mắt cách đây 30 năm, lần đầu tiên được ứng dụng trong một loạt các mẫu đồng hồ (hiện có trên sáu thiết kế) và nhiều phiên bản khác vẫn đang trong giai đoạn phát triển.

Nhưng ngay cả đối với một thương hiệu Đức được định vị dựa trên hiệu suất kỹ thuật vượt trội so với tầm giá, Wagner vẫn phải thừa nhận rằng “đó là một khối lượng công việc khổng lồ khi mà rất có thể giới mộ điệu lại không thực sự trân trọng những tiến bộ mà nó mang lại đủ để chi trả cho chúng. Vấn đề cốt lõi là việc mở rộng quy mô sản xuất công nghệ không dầu/ít dầu này cực kỳ tốn kém. Việc bôi trơn vẫn luôn là một cuộc thử nghiệm không hồi kết đối với chúng tôi, ngay cả khi chúng tôi gần như chắc chắn rằng không một chiếc đồng hồ nào có thể vận hành mà hoàn toàn không cần đến dầu bôi trơn”.

Dù việc sử dụng ít dầu bôi trơn hơn có thể làm giảm tính cấp bách của các chu kỳ bảo dưỡng, nhưng hễ còn sự hiện diện của dầu thì việc bảo dưỡng không thể bị loại bỏ hoàn toàn, chưa kể đến một chân lý rằng bất kỳ cỗ máy cơ khí nào, đặc biệt là những chiếc đồng hồ chống nước, đều sẽ cần đến những quy trình chăm sóc nhất định. “Xét theo tình hình hiện tại, tuyệt nhiên không có một chất bôi trơn nào có thể bảo tồn các đặc tính nguyên bản của nó mãi mãi, vạn vật đều biến đổi theo thời gian. Do đó, khoảng thời gian mà một chiếc đồng hồ dù là hiện đại nhất có thể duy trì nhịp đập sẽ bị giới hạn bởi thời gian lớp dầu bôi trơn bắt đầu thoái hóa”, như cuốn cẩm nang chế tác đồng hồ Roret Manuel de L’Horloger đã ghi nhận từ năm 1825.

Có lẽ, chẳng có quá nhiều sự khác biệt kể từ thời điểm đó. Có chăng, việc chấp nhận chân lý này chính là động lực giữ cho phần lớn ngành công nghiệp tiếp tục thực hiện những bước tiến nhỏ giọt dựa trên những gì về cơ bản, và đối với nhiều người, một cách đầy quyến rũ vẫn là công nghệ của thế kỷ XVIII. Và như Wagner từng bông đùa, “nếu nhìn từ góc độ bán hàng thuần túy có thể lập luận rằng việc kéo dài tuổi thọ của một sản phẩm là một điều gì đó khá ngớ ngẩn”.