Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Vật liệu mỏng hơn giấy 1 nghìn lần chịu được lực ép để giữ nguyên hình dạng (25/12/2015)

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Pennsylvania đã chế tạo được loại vật liệu có thể giữ nguyên hình dạng thậm chí sau khi bị uốn cong hoặc ép bằng bàn tay của con người, mà không cần cấu trúc hỗ trợ. Để phát triển vật liệu, nhóm nghiên cứu đã thiết kế các tấm kim loại có mô hình tổ ong dạng sóng, tạo không gian 3 chiều cho vật liệu, mà không phải là dạng phẳng dù ở cấp độ nano.

Các tấm vật liệu được làm từ nhôm oxit, được lắng đọng một lớp nguyên tử riêng biệt cho ra đời loại vật liệu dày khoảng 25 - 100 nanomet đặc biệt cứng.

"Oxit nhôm thực sự là loại gốm, do vậy nó thường khá giòn", Igor Bargatin, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết. "Từ kinh nghiệm thường ngày, bạn sẽ cho là nó rất dễ vỡ. Nhưng các tấm kim loại uốn cong, vặn xoắn, biến dạng và trở lại hình dạng ban đầu theo cách mà bạn sẽ nghĩ chúng được làm từ nhựa. Đây là lần đầu tiên chúng tôi nhìn thấy điều đó, thật khó tin".

Vật liệu mới có tiềm năng khắc phục một số hạn chế trong việc sử dụng các màng phẳng khác có độ cứng ít hơn bên ngoài phòng thí nghiệm. Các màng này có xu hướng phù hợp và bám dính vào bề mặt, nhưng sau đó khó bóc tách. Ngoài ra, màng rất dễ bị hỏng do các vết rách và nứt lan ra toàn bộ vật liệu, trong khi mô hình tổ ong phát huy tác dụng nếu một vết nứt xuất hiện trong các tấm nhôm oxit, nó có thể được chặn lại nhờ có các vách thẳng đứng.

Trong quá trình chế tạo vật liệu siêu mỏng và chắc này, nhóm nghiên cứu hy vọng có thể giải quyết các vấn đề về kỹ thuật kết cấu trong các lĩnh vực mà trọng lượng là vấn đề cốt lõi như ngành hàng không. Một ứng dụng cụ thể của vật liệu là chế tạo cánh cho rô bốt bay mô phỏng côn trùng.

"Cánh của côn trùng dày vài micron và không thể mỏng hơn vì chúng được làm từ pin" Bargatin nói. "Vật liệu của cánh nhân tạo mỏng nhất mà tôi biết được sản xuất bằng cách lắng đọng màng Mylar trên một khung hỗ trợ dày khoảng nửa micron. Các tấm kim loại của chúng tôi mỏng hơn 10 lần và không cần khung. Do đó, chúng nặng chưa đến hơn 1/10g/m²".

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Nguồn: vista.gov.vn (Theo Gizmag, 7/12/2015)