Tháng 02, 2018
Thứ năm
Thứ Sáu, ngày 11/12/2015 18:15 PM (GMT+7)

Vật liệu siêu bền mỏng hơn giấy 1000 lần

Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) đã tạo ra một tấm vật liệu có kích thước nano - mỏng hơn 1000 lần so với giấy nhưng vẫn cực kỳ bền.

Siêu mỏng và nhẹ, nhưng lại bền, là những thuộc tính hấp dẫn đối với các nhà khoa học trong việc theo đuổi thế hệ vật liệu mới linh hoạt, có hiệu suất cao phi thường Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) tuyên bố đã đạt bước đột phá đáng kể với việc lần đầu tiên tạo ra một tấm vật liệu có kích thước nano. Nó mỏng hơn 1000 lần so với giấy và có thể duy trì hình dạng ban đầu sau khi bị uốn cong và xoắn lại bởi bàn tay con người.

Vật liệu siêu bền mỏng hơn giấy 1000 lần - 1

Tấm vật liệu siêu mỏng này có thể duy trì hình dạng ban đầu sau khi bị uốn cong và nén lại bởi bàn tay con người.

Với độ dày chỉ bằng một nguyên tử duy nhất, cùng với sức bền và độ dẫn nhiệt, dẫn điện vượt trội, siêu vật liệu graphene đã đưa năng lượng điện tích hướng đến thời đại mới của vật liệu tiên tiến.

Tuy nhiên, do thiếu một hình thù rắn chắc ban đầu, nên các vật liệu hai chiều như graphene nói chung cần phải được kết hợp với các hỗ trợ bên ngoài, chẳng hạn như một tấm kim loại hoặc một cấu trúc khung, để ngăn chúng không bị xoăn lại và không sử dụng được. Điều này sẽ làm tăng thêm trọng lượng, làm mất đi một trong những thế mạnh lớn nhất của các vật liệu hai chiều nói trên.

Vì vậy, các nhà nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania đặt ra mục tiêu phát triển một loại vật liệu mà có thể giữ nguyên hình dạng của nó, thậm chí sau khi bị uốn cong hoặc ép bằng bàn tay con người, nhưng không cần đến sự trợ giúp của một cấu trúc hỗ trợ. Họ giải quyết vấn đề này bằng cách thiết kế các tấm có hình rỗ tổ ong gợn sóng, tạo cho chúng một hình dạng không gian ba chiều, chứ không phải dạng phẳng, mặc dù với kích thước vô cùng nhỏ.

Vật liệu siêu bền mỏng hơn giấy 1000 lần - 2

Độ cứng và bền của các tấm này là nhờ các nếp gợn sóng hình lục giác của vật liệu.

Các tấm trên được làm từ ôxit nhôm, được phủ ngoài từng lớp nguyên tử một, giúp tạo ra vật liệu có độ dày 25 - 100 nanomet với độ cứng đặc biệt.

Igor Bargatin, lãnh đạo nhóm nghiên cứu cho biết: "Oxit nhôm thực sự là một vật liệu gốm, nên nó thường khá giòn". "Từ trải nghiệm hàng ngày, bạn sẽ đoán chắc nó rất dễ vỡ. Nhưng với các tấm phẳng có thể uốn cong, xoắn, biến dạng và phục hồi hình dạng của chúng nói trên, lần đầu tiên nhìn thấy nó, tôi hầu như không tin nổi".

Vật liệu mới có khả năng vượt qua một số hạn chế trong việc sử dụng các màng phim khác dạng phẳng, ít cứng chắc hơn ngoài phòng thí nghiệm. Các màng phim đó có xu hướng dễ bám dính vào các bề mặt và sau đó rất khó có thể tách ra. Chúng cũng dễ bị hư hại hơn nếu có các vết nứt tràn lan trên toàn bộ vật liệu, trong khi đó mẫu thiết kế hình rỗ tổ ong đồng nghĩa với việc nếu có một vết nứt xuất hiện trên các tấm nhôm ôxit, nó có thể bị nén lại thành một phần nhỏ bởi các vách thẳng đứng.

Trong việc phát triển vật liệu siêu mỏng, bền chắc, nhóm nghiên cứu hy vọng nó có thể giúp giải quyết các vấn đề kỹ thuật về kết cấu trong các lĩnh vực mà vấn đề trọng lượng đóng vai trò then chốt như là hàng không. Một ví dụ cụ thể đó là việc chế tạo đôi cánh cho các robot bay được lấy cảm hứng từ côn trùng.

Bargatin nói: "Đôi cánh của côn trùng dày chỉ một vài micromét và không thể mỏng hơn vì chúng được tạo ra từ các tế bào". "Vật liệu cánh nhân tạo mỏng nhất mà tôi biết thì được chế tạo bằng cách phủ một lớp màng phim Mylar lên trên một cái khung và nó chỉ dày khoảng nửa micromét. Các tấm vật liệu của chúng tôi có thể mỏng hơn 10 lần hoặc hơn nữa và hoàn toàn không cần một khung đỡ. Kết quả là, chúng có trọng lượng nhẹ ít nhất là hơn 1/10 của một gram trên mỗi mét vuông".

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Hà Phúc (Gizmag)

Tin đọc nhiều

Người đàn ông học hết lớp 7 nhưng chế tạo được máy móc xuất khẩu đi 14 nước Câu chuyện về anh nông dân dù chỉ học hết lớp 7 nhưng sáng...
Giải đáp bí ẩn vì sao một số người có bộ óc sáng tạo thiên tài Những khác biệt trong não bộ có thể khiến một số người có...
Sao lưu và phục hồi tin nhắn đã xóa trên Zalo Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn có thể phục hồi lại toàn...
Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...