HỘI KHOA HỌC PHÁT TRIỂN NGUỒN NHÂN LỰC - NHÂN TÀI VIỆT NAM - TP. HỒ CHÍ MINH

“Gỗ kim loại” làm từ niken:
Cứng như titan, nhưng nhẹ hơn 5 lần
 
            (8.2.2019) Kim loại là một vật liệu xây dựng tốt, vì nó rất cứng, nhưng…quá nặng. Gỗ nhẹ hơn, nhưng không cứng bằng. 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 (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:
 
                                                                                   (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.
 
                          
                                                                                           (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.
Nghiên cứu này được đăng trên Nature Scientific Reports.
                                                                                                                      Theo New Atlas  - Quốc Hùng tổng hợp

Tin cùng chủ đề

Có thể bạn quan tâm

 
 
 
         NO PHOTO                        NO PHOTO                        NO PHOTO
 
Thiếu tướng Lê Mã Lương khẳng định cuộc chiến tranh bảo      Sau khi Hiệp ước lực lượng hạt nhân tầm trung (INF) bị xé,       Bạn tôi đã tốn 5 năm để có 1 tấm thẻ xanh, 10 năm để có 
vệ biên giới phía Bắc là cuộc chiến chính nghĩa. Chúng ta          theo chuyên gia quân sự Nga Alexei Leonkov, cuộc xung          một quốc tịch khác, giờ về hưu ở tuổi 60 mới thấy hối tiếc.
đã chiến đấu, chiến thắng quân xâm lược TrungQuốc. Và           đột hạt nhân với Nga sẽ là bản án tử hình dành cho Mỹ nhờ              Anh nhận ra là chết thì chôn chỗ nào cũng trên trái đất. 
theo ông, ngày đó, họ là một đội quân ô hợp, hôi của ....              các tên lửa Sarmat, mà với 10 quả đủ để tiêu diệt toàn bộ ...             Quan trọng lúc sống, làm để lại gì cho đời, chứ không...
 
        'ngon nhất thế giới'…ra đời                             làm được việc lớn                                 người cần tu dưỡng
 
       NO PHOTO                        NO PHOTO                       
 
 Khi nghĩ về Việt Nam, socola không phải là thứ đầu tiên       Trong các quân sự gia nổi danh thời cổ đại, có lẽ Tôn Tẫn        Đời người phúc, họa khó lường. Nhưng cho dù là gặp 
hiện lên trong trí óc mỗi người. Tuy nhiên, Công ty sản          – danh tướng thời Chiến Quốc là một người đặc biệt nhất.        phải lúc khó khăn nhất, cũng không nên oán trách, tức 
xuất socola Marou Faiseours de Chocolat đặt trụ sở tại          Mặc dù hai chân bị tàn phế, nhưng cuối cùng ông vẫn thực      giận.  Một người nếu có thể tu dưỡng thành được “tam
Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh đã buộc người ta nghĩ khác            hiện được giá trị nhân sinh, được sử sách lưu danh thiên ....   đức” dưới đây thì gặp phải cảnh ngộ gì cũng sẽ có thể ...
 

* Có thể bạn đã bỏ lỡ

 

. Mao Trạch Đông :"Khmer Đỏ đã làm được những điều mà Trung Quốc muốn nhưng không làm được".

. Nhìn chiếc xe công ở cửa tàu bay,  ngẫm lời người xưa về đạo làm       . Trở lại với vụ “Tham quan Nguyễn Hữu Tín”: Sao có thể “đổi trắng 

                                                                                     quan và làm người                                                        thay đen” như vậy được, thưa Bộ trưởng”?

. Vũ Huấn – Người ăn mày phi thường  trong lịch sử nhân loại                  . Đức Phật Thích Ca Mâu Ni  giảng giải thế nào về cách tiêu tai, giải hạn?

. Hơn 200 năm triều đại nhà Lý và  nỗi đau sụp đổ mang tên…                . Một nỗi buồn: Chọn nhầm nghề không dám thay đổi.  Buồn hơn: Vì sao

                                                                                      các đời thái hậu                                                                                               lại chọn nhầm nghề?

. Nên làm gì để  thay đổi vận mệnh một đời người?                                    . Chỉ có 3 bài học thôi,  nhưng cha tin chúng có giá trị ở mọi thời đại…

. Sẽ thế nào nếu tôi muốn "ly hôn" với ước mơ?:  Một chia sẻ                  .Cùng tìm câu trả lời cho cả tỷ con người:  “Tại sao tiền không đủ tiêu?”.

                                                                             của nhà văn Khải Đơn          . Những người Việt thanh lịch,  biết nghĩ cho người khác bây giờ ở đâu?

 . “Cơ hội thường đến dưới tấm áo của những điều không may  hoặc     . Câu chuyện về “bộ óc vĩ đại nhất của nhân loại”,  người đang tự

                                                      trong dáng vẻ một thất bại tạm thời”                                                                                             giam mình ở nước Nga

. Thủ tướng Ba Lan và Tổng thống Mỹ :  2 con người, một câu                . Giá như yêu thương có thể đến sớm hơn một chút!  Và…giọt nước 

                                                                                    chuyện nhân quả                                                                                              mắt của người ở lại

.Bạn có biết vì sao vào năm 1839 vua Minh Mạng  cho đổi tên nước ta      . Ý trời khó dò, số mệnh khó đổi và câu chuyện phong thủy  về số 

                                                                  từ Việt Nam thành Đại Nam ?                                                           mệnh  tru di tam tộc dòng họ Nguyễn Trãi

. Vì sao “Phượng hoàng trung đô” xứ Nghệ  không thể trở thành kinh    . Chuyện về một bậc túc n ho xứ Nghệ,  người buộc Vua Quang

                                                                                    đô của Đại Việt ta?                                                                     Trung   phải cầu kiến đển 3 lần

  . Trước cánh cổng Đại học, hãy chậm lại đôi chút  để cân nhắc                    . 7 bí quyết làm đẹp tại nhà  của phái đẹp Ấn Độ     

                                              một con  đường ít người lựa chọn hơn.             .Chuyện ‘phù thủy thôi miên’,  người khiến Stalin phải thán phục bội phần

.Tại sao người nghèo xếp thứ 8, lưu manh thứ 5…?  Chuyện Sài           . Kết quả chấn động từ một nghiên cứu khoa học: Huyền thoại 

                                                           Gòn xưa có thể bạn chưa biết                                                                          Adam và Eva trở thành sự thật! 

.Có thể hiểu thế nào về đạo lý  “mưu sự tại nhân, thành sự tại thiên.”?      . Thời vậy, mệnh vậy:  Câu nói người xưa bạn hiểu được bao nhiêu?

 .Có thể bạn chưa biết: 9 định luật lớn chi phối vận mệnh con người (P.1) . Bởi… ta đâu còn thời gian và trái tim  để yêu thương ai được nữa…

. Quý nhân, bạn là ai?  Và trong cuộc đời này, ai là                            . Đã bao giờ nửa đêm bạn tỉnh giấc rồi suy nghĩ:  "Sinh ra cùng làm 

                                                                          quý nhân của bạn?                                                                                              người như nhau, sao…?

 . Nỗi sợ thất bại - Một sai  lầm của con người                       .Giai thoại về ngôi mộ nhà họ “Ngô Đình” tại huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình 

 . Lời khuyên của một người giàu                                                           . Một góc nhìn, những câu hỏi, bạn sẽ thấy mình… đổi khác 

. 5 bài học kinh doanh sâu sắc  từ…Tam Quốc Diễn Nghĩa            . Nơi an táng Đại tướng Võ Nguyên Giáp  là huyệt Đại Cát, “tụ khí tàng phong” 

. Phúc báo của một người đến từ đâu? Mất 5 phút đọc 3 câu...      .Tài năng số mệnh may rủi.... Điều gì giúp bạn thành công?