Phát minh ra loại thép mới: giá siêu rẻ, bền như Titanium

Các container vận chuyển đến các công trình cao chọc trời hiện nay vẫn được sử dụng loại thép cũ. Tuy nhiên, các nhà khoa học vừa phát minh ra một loại thép mới có kết cấu bền chắc hơn, nhẹ hơn nhiều lần so với thép đang được sử dụng.

Một nhóm các nhà khoa học vật liệu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang, Hàn Quốc đã gọi phát hiện của họ là bước đột phá lớn nhất trong lĩnh vực sản xuất thép trong vài thập kỷ qua: đó là một loại thép mới linh hoạt, cực kỳ mạnh mẽ và có trọng lượng rất nhẹ. Độ bền của loại thép mới này thậm chí có thể sánh ngang với titan nhưng có chi phí chỉ bằng một phần mười và có thể được sản xuất trên quy mô nhỏ với các loại máy móc được sử dụng để sản xuất thép cho ô tô. Nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí Nature.

"Với đặc tính nhẹ nhàng, thép của chúng tôi có thể tìm thấy nhiều ứng dụng trong sản xuất ô tô và máy bay," Hansoo Kim, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết.

Chìa khóa để tạo ra loại thép mới này cũng giúp các nhà nghiên cứu vật liệu giải quyết được một hạn chế đã tồn tại nhiều thập kỷ qua. Năm 1970, các nhà nghiên cứu Liên Xô phát hiện ra rằng việc thêm nhôm khi tạo thép có thể tạo một kim loại vô cùng mạnh mẽ và nhẹ nhưng không may là chúng rất giòn. Trong xây dựng, bạn sẽ tốn rất nhiều công sức để bẻ cong các thanh thép loại này nhưng chúng lại rất dễ gãy.

Các nhà khoa học đã sớm nhận ra vấn đề: Khi tạo ra các hợp kim nhôm-thép, họ thỉnh thoảng pha trộn các nguyên tử của nhôm và sắt với nhau để tạo thành một cấu trúc tinh thể gọi là B2. Tinh thể này rất cứng nhưng lại rất giòn cho đến khi Kim và nhóm của ông tìm ra giải pháp cho vấn đề này.

Các tính thể B2 (màu bạc) nằm lẫn trong hợp kim nhôm-thép (màu xám)

"Ý tưởng ban đầu của tôi là nếu tôi bằng cách nào đó có thể tạo ra sự hình thành của các tinh thể B2 và sau đó tôi có thể có thể phân tán chúng trong thép", Kim nói. Các nhà khoa học tính toán rằng nếu tinh thể B2 nhỏ đã được tách ra khỏi nhau và được bao bọc bởi các hợp kim xung quanh thì sẽ tránh được trình trạng dễ vỡ của nó.

Kim và các đồng nghiệp đã dành nhiều năm để nghiên cứu và thay đổi một phương pháp xử lý nhiệt, sau đó cán thép mỏng ra để kiểm tra khi nào tinh thể B2 được hình thành cũng như phân bố như thế nào. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc thêm một tỷ lệ nhỏ niken sẽ giúp kiểm soát các tinh thể B2 tốt hơn.

Đội ngũ của Kim đã tạo ra kim loại mới trên một quy mô nhỏ. Nhưng trước khi loại thép mới được sản xuất hàng loạt, các nhà nghiên cứu cũng đang gặp phải khó khăn nhất định. Hiện nay, nhà sản xuất thép sử dụng một lớp silicat để che và bảo vệ thép sản xuất hàng loạt chống quá trình oxy hóa với không khí và ô nhiễm từ các xưởng đúc. Silicat này không thể được sử dụng cho thép của Kim vì nó có xu hướng phản ứng với nhôm làm mát, ảnh hưởng đến sản phẩm cuối cùng. Trước khi xây dựng các tòa nhà chọc trời bằng loại siêu thép này, các nhà khoa học phải tìm được phương pháp để bảo vệ vật liệu trong thế giới thực.

Tham khảo: popularmechanics