Phát hiện vật liệu mới mỏng hơn giấy 1000 lần nhưng siêu bền

0

Các nhà khoa học tại đại học Pensylvania đã chế tạo ra một loại vật liệu mới mỏng hơn giấy có khả năng phục hồi như ban đầu dù bị bóp xoắn và bẻ gãy.

Công nghệ tương lai đang hướng tới việc tìm kiếm những vật liệu siêu mỏng nhẹ và có độ bền cao. Các nhà khoa học tại đại học Đại học Pennsylvania gần đây đã nghiên cứu ra một loại vật liệu nano có độ mỏng hơn gấp một nghìn lần tờ giấy thông thường nhưng lại độ bền và ổn định cực kì lớn.

Điều đặc biệt đó là vật liệu này vẫn duy trì được hình dạng ban đầu của nó dù bị uốn cong và xoắn loại bởi những tác động lực khác nhau từ bên ngoài.

Loại vật liệu này chỉ có độ dày bằng một nguyên tử duy nhất nhưng lại ẩn chứa sức mạnh vượt trội và có khả năng dẫn nhiệt và điện tốt giống như loại vật liệu graphene mà các nhà khoa học đã biết đến trước đó.

Phát hiện vật liệu mới mỏng hơn giấy 1000 lần nhưng siêu bền - ảnh 1

Loại vật liệu siêu mỏng này dù bị tác động lực bẻ cong vẫn có thể trở về hình dáng ban đầu

Mặc dù vậy graphene là loại vật liệu không có hình dạng ban đầu mà cần phải có những bộ khung định hình để tránh việc chúng tự xoắn lại vào nhau. Điều này sẽ làm tăng thêm trọng lượng và làm mất đi tính chất siêu nhẹ vốn có của graphene.

Khắc phục những điểm yếu đó của graphene, loại vật liệu mới này có thể giữ lại hình dạng ban đầu của nó mà không cần sự trợ giúp của một cấu trúc hỗ trợ. Để làm được điều này các nhà khoa học đã thiết kế vật liệu này theo cấu trúc của mô hình tổ ong 3 chiều ở tỉ lệ nano.

Vật liệu mới tiềm năng cũng giải quyết các hạn chế củacác loại vật liệu dạng mỏng, nhỏ khác. Đặc biệt những vật liệu này thường dễ bị xé và tạo những vết nứt trên bề mặt. Với cấu trúc tổ ong trên vật liệu mới này khi một vết nứt xuất hiện trên tấm nền nhôm oxit, nó chỉ bị giới hạn trong một vùng nhỏ bởi các vách ngăn.

Phát hiện vật liệu mới mỏng hơn giấy 1000 lần nhưng siêu bền - ảnh 2

Kết cấu hình tổ ong 3 chiều sẽ làm cho vật liệu mới này khó bị xé rách

Loại vật liệu này được làm bằng nhôm ô-xít lắng đọng với chỉ 1 lớp đơn nguyên tử khiến nó đạt được độ mỏng từ 25 đến 100 nm nhưng có độ bền rất lớn.

Igor Bargatin trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: "Nhôm oxit trên thực tế mang đặc tính của gốm sứ nên rất dễ vỡ. Tuy nhiên khi được lắng đọng trên tấm nền cấu trúc đặc biệt, vật liệu này dễ dàng trở lại tình trạng ban đầu dù có thể dễ dàng bóp méo, vặn xoắn như các loại nhựa dẻo khác.

Với tiềm năng đặc biệt của loại vật liệu mới này, nhóm nghiên cứu hy vọng nó có thể giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng không. Trước mắt, vật liệu mới sẽ áp dụng vào việc làm cánh của những robot mô phỏng côn trùng.

Cánh của côn trùng chỉ mỏng vài micron và không thể mỏng hơn được nữa bởi chúng được tạo ra bằng tế bào. Vật liệu làm cánh mỏng nhất được con người tạo ra Mylar - chế tạo bằng cách lắng đọng một tấm phim Mylar lên một khung sườn với độ dày khoảng 1/2 micron. Tuy nhiên với loại vật liệu mới này, trọng lượng của vật liệu sẽ nhẹ hơn 1/10 g trên mỗi m2 so với Mylar.

Trong tương lai, loại vật liệu này hứa hẹn sẽ còn ứng dụng vào nhiều ngành kỹ thuật khác như chế tạo máy bay, tàu vũ trụ và xây dựng.

Mạnh Kiên

Bình luận

* Vui lòng nhập bình luận tiếng Việt có dấu