Nâng cấp siêu vật liệu graphene, MIT tạo ra chất liệu cứng và bền gấp 10 lần thép

Những chuyên gia lỗi lạc tại MIT luôn góp mặt trong những phát kiến và thành tựu đột phá của nhân loại, và lần này cũng không phải là một ngoại lệ. Mới đây, họ đã công bố rằng mình vừa chế tạo ra một loại nguyên vật liệu có độ bền cứng vượt xa thép, trong khi trọng lượng của nó lại nhẹ hơn hầu hết mọi chất liệu. Nguyên tố chính được các nhà khoa học áp dụng ở đây là Carbon.

Trước đó, graphene - dải liên kết 2D của các phân tử carbon - được mệnh danh là vật liệu cứng nhất thế giới. Nhược điểm duy nhất là vì nó có kết cấu 2 chiều, nên việc tạo ra một chất liệu có cấu trúc 3D để áp dụng vào các dự án xây dựng thì lại là một bài toán khó cho giới khoa học. Và hiện tại MIT đã giành được danh hiệu đó cho mình.

Trong quá trình tạo lập cấu trúc mô phỏng, các nhà nghiên cứu đã nhận ra rằng sức bền của chất liệu không hoàn toàn đến từ bản chất vốn có mà chủ yếu từ cách sắp xếp và bố cục kết cấu tạo thành. Họ đã in 3D một khối vật thể đại diện cho kết cấu đó và thử nghiệm với máy nén. Nhiều khoảng trống ở cấu trúc của nó cũng đồng nghĩa với việc dù mang tính chất bền vững nhưng vẫn đảm bảo trọng lượng nhẹ đến bất ngờ. So sánh với dạng khối thông thường, sự ổn định và bền vững của kết cấu thử nghiệm kia lớn hơn nhiều, vẫn giữ được hình dạng gốc từ đầu tới cuối.

MIT sử dụng nhiều mảnh nhỏ graphene sau đó làm chảy, dung hòa chúng với nhau, từ đó tiếp tục hình thành nên một kết cấu dạng mắt lưới nhưng vẫn mang đặc tính cứng cáp và bền bỉ của graphene. Họ cũng đã thử áp dụng mô phỏng lại các đồ vật 3D để tìm ra cấu trúc nào có độ bền cao nhất. Kết quả cuối cùng cho thấy dù mật độ phân tử chỉ bằng 5% so với thép, nhưng độ cứng và bền của nó thì cao gấp 10 lần.

3D Graphene

MIT dự định phát triển chất liệu này cho những phương tiện giao thông, vận tải và các khía cạnh khác cần thiết đến những đặc tính của nguyên vật liệu này như xây dựng, cầu đường. Kết cấu graphene 3D mới này được cho là chứa nhiều tiềm năng bất ngờ và hứa hẹn đem đến nhiều thành tựu vượt xa trong tương lai.

Tham khảo: BGR, Engadget, PopularMechanics