Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Vật liệu hỗn hợp kim loại nhẹ nổi trên mặt nước (29/05/2015)

Trong một công trình phát triển có thể mang ý nghĩa lớn lao đối với ngành công nghệ ô tô và đường thủy, các nhà nghiên cứu từ Deep Springs Technology (DST) và khoa kỹ thuật đa ngành của Đại học New York vừa tạo ra một chất hỗn hợp ma trận kim loại mới nhẹ đến mức có thể nổi trên mặt nước.

Chất hỗn hợp ma trận hợp kim magie là chất được gọi là xốp syntactic: một loại vật liệu composite được tạo ra bằng cách trộn các hạt rỗng với một ma trận kim loại polyme hoặc gốm. Trong trường hợp này, ma trận hợp kim magie được gia cố bằng các hạt silic cacbua rỗng, tạo ra thứ mà các nhà nghiên cứu cho là xốp syntactic ma trận kim loại nhẹ nhất thế giới.

Cấu trúc này giúp vật liệu đạt mật độ 0,92 g/cm³, thấp hơn mật độ 1 g/cc của nước, do đó, cho nó khả năng nổi trên mặt nước và có tiềm năng được sử dụng để xây dựng tàu bè vẫn nổi trên mặt nước khi bị hư hại cấu trúc. Hơn nữa, các nhà nghiên cứu cho hay nó đủ bền chịu được điều kiện môi trường biển khắc nghiệt.

Ngoài ra, vật liệu cũng tự hào với các thuộc tính kháng nhiệt, là vật liệu thay thế khả thi có chất hỗn hợp ma trận polyme nhẹ cân mà hiện là trọng tâm của nhiều nỗ lực nghiên cứu và phát triển để sử dụng trên tàu biển và các thành phần xe cộ thay thế cho cấu trúc kim loại nặng hơn.

Công trình phát triển mới về vật liệu composite ma trận kim loại rất nhẹ này có thể thúc đẩy ưu tiên trở lại với các vật liệu kim loại, đồng tác giả nghiên cứu Nikhil Gupta cho biết. Khả năng chịu nhiệt độ cao của kim loại có thể là một ưu thế rất lớn đối với vật liệu composite này trong các bộ phận động cơ và xả thải ngoài các thành phần cấu trúc.

Vật liệu được bắt đầu với một ma trận làm từ hợp kim magie được biến thành xốp thông qua việc bổ sung các hạt cầu silic cacbua rỗng do DST phát triển. Những hạt cầu nhẹ này cực bền với vỏ của mỗi hạt cầu có thể chịu được áp suất trên 25.000 PSI trước khi bị vỡ. Ngoài tăng cường độ bền, hạt cầu cũng cung cấp khả năng bảo vệ va chạm bằng cách đóng vai trò làm chất hấp thu năng lượng.

Thay đổi số lượng hạt cầu được bổ sung vào ma trận cho phép mật độ và các thuộc tính khác của vật liệu có tùy biến để phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Nhóm cho hay vật liệu có thể xuất hiện ở dạng mẫu thử để thử nghiệm trong vòng 3 năm tới.

Nguồn: khoahocvacongnghevietnam.com.vn