Phát minh vật liệu giấy mới, khả năng thay thế được kim loại

Từ trước đến nay các kỹ sư đã luôn tìm kiếm một loại vật liệu có cấu trúc bền và chắc. Tuy nhiên, những tiêu chuẩn mong muốn của họ thường có xu hướng tự loại trừ hoặc khắc chế nhau. "Các vật liệu có cấu trúc cứng cáp thường cũng có xu hướng giòn, như gang hoặc kim cương chẳng hạn", ông Teng Li, Phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại trường Đại học Maryland chia sẻ.

Nhóm kỹ sư này bắt đầu nghiên cứu giấy được làm từ sợi xenlulô, đây là loại vật liệu lấy từ thực vật và có khả năng tự hồi phục. Họ đã thiết kế nhiều mẫu giấy với kích cỡ sợi xenlulô khác nhau, từ 30 micromet cho đến 10 nanomet. Tất nhiên những sợi này đều ở kích thước rất nhỏ mà mắt thường chúng ta không thể nhìn thấy được.

Qua những mẫu nghiên cứu, các kỹ sư nhận thấy loại giấy được làm từ sợi xenlulô có độ dày 10 nanomet bền hơn gấp 40 lần và chắc hơn 130 lần so với loại giấy viết thông thường, vốn sử dụng sợi xenlulô lớn hơn 1.000 lần.

Điều khiến cho các sợi xenlulô bền và chắc hơn các vật liệu khác là do liên kết hydro bên trong nó. Chuỗi xenlulô được kết nối với nhau bởi liên kết hydro, và khi xenlulô bị hỏng, liên kết này có thể tự sắp xếp cấu trúc lại, điều này có nghĩa vật liệu này có thể tự hồi phục được.

Bên cạnh đó, sợi xenlulô càng nhỏ lại càng chứa nhiều liên kết hydro, vì vậy để có thể tạo nên một loại vật liệu bền, cứng rắn hơn cũng như tự hồi phục nhanh hơn, con người cần phải sử dụng sợi xenlulô có kích thước càng nhỏ càng tốt. "Với phát hiện mới này, con người có thể tạo ra được các loại vật liệu mới không chỉ bền và chắc, mà còn nhẹ nữa", ông Li cho biết.

Tham khảo: Geek.