“Gỗ Kim Loại” Làm Từ Niken: Cứng Như Titan, Nhưng Nhẹ Hơn 5 Lần

21 Tháng Năm 20195:43 SA(Xem: 563)

Kim loại là một vật liệu xây dựng tốt, vì nó rất cứng, nhưng nhược điểm là quá nặng. Gỗ nhẹ hơn, nhưng không cứng bằng. Với xuất phát điểm này, các nhà khoa học đã chế tạo ra một loại “gỗ kim loại” từ niken, cứng như titan, nhưng lại nhẹ hơn tới 5 lần.

Một mẩu “gỗ kim loại” dưới kính hiển vi
Một mẩu “gỗ kim loại” dưới kính hiển vi. (Ảnh: ĐH Pennsylvania).

Ai cũng biết rằng thép rất cứng. Nhờ đặc tính này, kết hợp với việc dễ sản xuất và giá thành hợp lý, thép xuất hiện ở khắp nơi trong cuộc sống thường nhật của con người hiện đại chúng ta.

Tuy vậy, thép cùng một số kim loại phổ thông khác không cứng như chúng ta vẫn tưởng. Lý do là vì cách sắp xếp các nguyên tử của chúng chưa phải là tối ưu. Mặc dù kiểu kết cấu kim loại giúp thép, nhôm hay titan cứng và có thể uốn được, nhưng chỉ cần lực tác động vào đúng chỗ và với thời gian đủ dài, kết cấu sắp xếp các nguyên tử kim loại sẽ bị xê dịch và giảm sút đáng kể độ cứng cáp của chúng. Lấy titan làm ví dụ, kim loại này sẽ cứng hơn 10 lần nếu chúng có kết cấu sắp xếp nguyên tử lý tưởng.

Trái lại, gỗ có cách sắp xếp nguyên tử rất lý tưởng. Thành phần chính của gỗ là cellulose, về bản chất chỉ là một loại bột mềm. Nhưng với sự sắp xếp kỳ diệu của Mẹ thiên nhiên, thứ bột nhão nhoét vô dụng ấy lại biến thành những phiến gỗ vừa chắc chắn vừa nhẹ. Và thực tế thì gỗ là một trong những vật liệu xây dựng chính của con người từ xưa tới nay.

Thép cứng hơn gỗ chỉ vì thép đặc hơn mà thôi.

Lấy cảm hứng từ cách sắp xếp các phân tử gỗ, các nhà khoa học đến từ Ngành Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng trường Đại học Pennsylvania, trường Đại học Illinois ở Urbana–Champaign, và trường Đại học Cambridge, đã tiến hành một nghiên cứu để xem có thể sắp xếp lại các nguyên tử kim loại theo kết cấu dạng lỗ rỗng của gỗ được hay không.

Trên thực tế, ý tưởng này đã từng được hiện thực trong quá khứ. Có người biến kim loại nóng chảy thành dạng bọt, nhưng thứ bọt kim loại này quá thô lậu không thể đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện đại. Có người sử dụng công nghệ in 3D với độ chính xác ở cấp độ nano để in ra thứ kim loại có cấu trúc của gỗ từng chút từng chút một. Nhưng quá trình này quá mất thời gian và không thể áp dụng trên quy mô công nghiệp.

Nghiên cứu mới của nhóm tác giả này không đi theo hai con đường kể trên. James Pikul, giáo sư trợ giảng tại Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí và Cơ khí Ứng dụng tại Khoa Kỹ thuật trường Đại học Pennsylvania, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Lý do chúng tôi gọi nó là gỗ kim loại không chỉ vì khối lượng riêng, tương đương với gỗ, mà còn là vì bản chất giống với cellulose của nó. Các vật liệu cellulose có cấu trúc dạng lỗ rỗng; nếu bạn phóng to các hạt gỗ lên, các bạn sẽ thấy – phần dày, đặc có nhiệm vụ giữ ổn định cho cả kết cấu, còn phần rỗng thì phục vụ các chức năng sinh học, như trao đổi chất giữa các tế bào.”

“Cấu trúc (thứ gỗ kim loại này) của chúng tôi cũng tương tự. Chúng tôi có những khu vực đặc và dày gồm các kim loại cứng, còn các khu vực khác rỗng chứa không khí.”

Cách làm của các nhà khoa học này như sau:

Cách làm của các nhà khoa học
(Ảnh: ĐH Pennsylvania).

Đầu tiên, họ cho các quả cầu nhựa có kích thước vài trăm nanomet vào lơ lửng trong nước. Nước sau đó bay hơi, và các quả cầu biến thành dạng tinh thể có cấu trúc hình học rất tinh xảo.

Sau đó người ta sử dụng công nghệ mạ điện dùng một lớp crôm mỏng và thế là khoảng trống giữa các quả cầu được điền đầy các phân tử niken.

Nhựa sau đó bị dung môi hòa tan, và thứ còn lại là mạng lưới các thanh chống kim loại với độ rỗng khoảng 70% – khiến nó đủ nhẹ để nổi lên trên mặt nước.

Thành phầm thử nghiệm hiện nay là một phiến kim loại mỏng có diện tích khoảng 1 cm2.

Một phiến kim loại mỏng
(Ảnh: ĐH Pennsylvania)

Giá thành chế tạo cũng rất đắt đỏ. Tuy nhiên, các nhà khoa học đang tìm cách phát triển một hệ thống thiết bị cho phép sản xuất số lượng lớn, giúp giảm giá thành sản phẩm. Ngoài ra, người ta cũng phải kiểm tra xem các đặc tính cơ lý của của thứ kim loại mới này ra sao, ví như nó sẽ bị mẻ hay bị vỡ vụn ra dưới tác động của cường lực hay không.

Một điểm thú vị khác là các khoảng rỗng bên trong gỗ kim loại có thể dùng để điền đầy vật liệu khác. Ví dụ như một vật liệu nào đó có tác dụng như một viên pin chẳng hạn, giúp “gỗ kim loại” vừa cứng vừa tự cung cấp năng lượng cho thiết bị.
Theo Tri Thức VN

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Khoảng đầu tháng 06/2019, một số nguồn tin cho biết, bắt đầu từ năm 2020, NASA sẽ biến Trạm không gian quốc tế thành một địa diểm du lịch không gian và các hoạt động kinh doanh khác. Thực tế, NASA không hoàn toàn nắm quyền sở hữu ISS, và cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ hiện cũng không đủ khả năng để tự mình đưa phi hành gia lên quỹ đạo, nhưng điều đó cũng chẳng thể cản họ mở cửa trạm không gian để kinh doanh. Trong một thông báo, Giám đốc tài chính của NASA là Jeff DeWit cho biết các công ty kinh doanh và các phi hành gia tư nhân sẽ có thể tiếp cận ISS - một điều họ chưa từng làm trước đó.
một nhược điểm của việc em bé lớn lên trong môi trường nhân tạo là, kích thước cơ thể, nhất là não bộ có thể thay đổi vì không bị hạn chế bởi kích thước của xương chậu người mẹ. Không biết là loài người sẽ tiến hóa ra sao? Câu hỏi kế tiếp là, nếu không có việc “mang nặng đẻ đau,” mà chỉ theo dõi em bé phát triển trong “bịch nước ối” thì liệu tình mẫu tử có thay đổi hay không?
Đứng ở cuối đường băng của một trong những sân bay lớn nơi chiếc Airbus A380 có thể hoạt động, bạn sẽ nghe thấy có người nói, "Làm sao mà một thứ to lớn như thế bay lên không trung được?!" Đó chính là một vấn đề khác của chiếc máy bay khổng lồ này - và chúng ta sẽ tìm hiểu dưới đây xem làm thế nào để nó
Chiếc máy ảnh đầu tiên đã được định hình từ thế kỷ 11, và các loại máy ảnh của bây giờ được coi là một sự phát triển từ những “camera obscura” tiếng Latin obscura có nghĩa là “buồng tối”. Những “buồng tối” này là một thiết bị có niên đại từ thời cổ xưa của người Trung Hoa và Hy Lạp cổ, dùng một cái ông hay một cái lỗ kim để chiếu lại cảnh vật bên ngoại lộn ngược xuống trên một bề mặt.
Một khi hoàn thành, Starlink sẽ bao gồm khoảng 12.000 vệ tinh, gấp 6 lần số vệ tinh đang hoạt động hiện nay trên quỹ đạo. Mục tiêu là hoàn thành dự án năm 2027, bao phủ Trái Đất bằng một mạng lưới internet tốc độ cao, ít chập chờn và giá cả phải chăng. Ngay cả khi chỉ triển khai được một phần, Starlink cũng sẽ giúp ích rất nhiều cho ngành tài chính và mang internet băng thông rộng tới các vùng xa xôi và nông thôn. Chi phí cho dự án này có thể lên tới 10 tỷ USD hoặc hơn, theo tính toán của chủ tịch và COO SpaceX, Gwynne Shotwell. Nhưng ông Musk nói rằng dự án này có thể man
Chỉ một mũi tiêm đã có thể khiến tất cả các tế bào ung thư trên cơ thể biến mất – đó không chỉ là ước mơ của những bệnh nhân ung thư và thân nhân họ mà cũng là của cả nhân loại. Giáo sư Ronald Levy - cha đẻ của vaccine chống ung thư. Mới đây, các nhà khoa học ở Đại học Stanford Mỹ đã nghiên cứu, sản xuất thành công “vaccine ung thư”, khiến nhân loại đứng trước tương lai tươi sáng triệt để chiến thắng căn bệnh nan y này. Các nhà nghiên cứu đã giành được thành quả tuyệt vời gây bất ngờ khi thử nghiệm đối với chuột: sau khi tiêm vaccine, các tế bào ung thư trong cơ thể nó hoàn toàn biến mất, không những thế loại vaccine này còn có tác dụng đối với nhiều loại ung thư khác nhau. Các tài liệu liên quan đến công trình nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí “Science Translational Medicine”.
Vy Trần, cô gái gốc Việt chế áo hoodie chống đạn ‘đầu tiên trên thế giới,’ chia sẻ với VOA rằng nếu như cô sinh trưởng trong một gia đình khá giả, chắc chắn rằng cô không có đủ bản lĩnh để sáng tạo và khởi nghiệp. Vy Trần, 25 tuổi, nhà sáng lập công ty công nghệ khởi nghiệp Wonder Hoodie ở thành phố San Francisco thuộc tiểu bang California, chuyên sản xuất áo mũ trùm hoodie có tính năng chống đạn được xem là đầu tiên trên thế giới, cho VOA biết cô sinh ra ở Sài Gòn và gia đình sang định cư ở Hoa Kỳ do ông ngoại cô bảo lãnh khi cô còn bé.
Có nên mua điện thoại di động 5G? Hà Dương Cự/Người Việt March 29, 2019 Hình minh họa 5G. (Hình: pcma.org) Hiện tại đang có nhiều quảng cáo về kỹ thuật truyền thông không dây 5G. Các công ty điện thoại hứa hẹn đủ thứ như nhanh hơn, tốt hơn và có nhiều áp dụng hơn. Thế thì 5G là gì, có gì mới hơn 4G, và có đáng mua một cái điện thoại di động 5G hay không? Lịch sử truyền thông không dây 5G là chữ viết tắt của “5 Generation” tức là thế hệ thứ 5 của công nghệ truyền thông không dây. Như vậy công nghệ truyền thông không dây đã trải qua năm đời. 1G là thế hệ thứ nhất của công nghệ truyền thông không dây, được bắt đầu vào năm 1979. Kỹ thuật của 1G là kỹ thuật tương tự (analog). Công ty điện thoại Nhật Bản NTT thiết lập mạng lưới điện thoại di động đầu tiên vào năm 1979. Điện thoại di động 1G chỉ dùng để gọi điện thoại thôi, không có một chức năng nào khác. Thế hệ thứ hai 2G dùng kỹ thuật số (digital) và xuất hiện khoảng cuối thập niên 1980. Ngoài việc nói chuyện điện
Nhân loại đã và đang chứng kiến những thành tựu to lớn của sinh học nói chung và di truyền học nói riêng. Có lẽ, bất kỳ ai quan tâm đến sinh học hay từng được học thời phổ thông đều nhớ đến Gregor Johann Mendel, ông tổ của ngành di truyền học. Quy luật di truyền của ông đã và đang là nền tảng cho công nghệ sinh học ngày nay.
Các hạn chế quyền truy cập vào hệ điều hành Android đối với Huawei sẽ phủ bóng đen lên buổi ra mắt điện thoại mới nhất của công ty Trung Quốc. Hãng này đã mời báo chí từ khắp nơi trên thế giới tới London để chứng kiến ra mắt dòng điện thoại thông minh Honor 20 vào ngày 21/5.
Bảo Trợ