Hợp kim GRX-810 được phát triển bằng phương pháp mô hình hóa kết hợp với in 3D, có thể chịu mức nhiệt hơn 1.000 độ C.
NASA phát triển hợp kim mới để sử dụng trong hàng không và thám hiểm không gian, có độ bền gấp 1.000 lần những hợp kim hiện đại nhất đang có, Interesting Engineering hôm 20/4 đưa tin.
Buồng đốt động cơ turbine được in 3D bằng hợp kim GRX-810 tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn thuộc NASA. (Ảnh: NASA)
Cơ quan vũ trụ này luôn tìm kiếm những vật liệu có thể chịu được điều kiện khắc nghiệt khi phóng cũng như sự lạnh giá ngoài không gian. Vật liệu mới mang tên GRX-810, thuộc loại hợp kim tăng cường phân tán oxide (ODS), có thể chống chọi với những điều kiện cực kỳ khắc nghiệt trước khi đạt tới điểm nứt gãy.
Hợp kim GRX-810 có thể được sử dụng trong vòi phun tên lửa và thậm chí cả lò phản ứng phân hạch hoặc phản ứng hợp hạch, và hơn thế nữa, có thể mở ra một kỷ nguyên tiến bộ nhanh chóng trong khoa học vật liệu.
GRX-810 được làm chủ yếu bằng niken, coban và crôm, nhưng nó được kết hợp với các hạt gốm kim loại có kích thước nano gọi là yttrium, tạo ra một hợp kim "tăng cường phân tán oxit" (ODS).
Trong quá trình nghiên cứu chế tạo, NASA sử dụng phương pháp mô hình hóa vật liệu để xác định xem kết hợp kim loại nào có thể mang lại kết quả tối ưu nhất. Trước đây, các chuyên gia thường áp dụng quá trình "thử nghiệm và sửa lỗi" để tìm ra vật liệu mới thích hợp. Quá trình này thường kéo dài nhiều năm.
Bằng cách kết hợp mô hình hóa vật liệu với in 3D, NASA có thể nhanh chóng xác định những thành phần cần thiết của hợp kim mong muốn, đồng thời sản xuất được nó trong thời gian ngắn. Phương pháp mô hình hóa cho phép NASA tìm được thành phần lý tưởng của hợp kim chỉ sau khoảng 30 lần mô phỏng.
"Việc thường mất nhiều năm với quá trình thử nghiệm và sửa lỗi giờ chỉ mất vài tuần hoặc vài tháng để tìm ra", Dale Hopkins, phó quản lý dự án Công nghệ và Công cụ Biến đổi của NASA, cho biết.
Hợp kim mới có thể chịu được mức nhiệt lên tới 1.093 độ C. Ở mức nhiệt này, nó có khả năng chống gãy tăng gấp đôi, độ mềm dẻo và dễ uốn tăng gấp 3,5 lần, độ bền khi chịu áp lực ở nhiệt độ cao tăng gấp 1.000 lần so với các hợp kim hiện nay.
"Trước đây, tăng độ bền kéo (khả năng chịu lực khi bị kéo căng mà không đứt) thường làm giảm khả năng kéo giãn và uốn cong. Đó là lý do tại sao hợp kim mới của chúng tôi rất đáng chú ý", Hopkins nói thêm. Theo NASA, tính linh hoạt của vật liệu mới sẽ mang lại những cải tiến lớn về hiệu suất.
Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ in 3D cũng giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với quy trình truyền thống. "Đây là bước đột phá mang tính cách mạng trong việc phát triển vật liệu. Những loại vật liệu mới bền chắc và nhẹ hơn đóng vai trò then chốt khi NASA đặt mục tiêu thay đổi các chuyến bay tương lai", Hopkins cho biết.
GRX-810 hứa hẹn mở ra kỷ nguyên trong khoa học vật liệu. (Ảnh: NASA).
Bước tiếp theo của NASA là tiếp tục nghiên cứu quy trình sản xuất GRX-810 và tìm hiểu cách mở rộng quy mô cũng như khả năng chịu đựng hơn nữa trong mức nhiệt và áp suất khắc nghiệt để có thể đưa nó vào du hành vũ trụ càng sớm càng tốt.
Chỉ còn vài năm nữa, Mỹ sẽ "trình làng" tên lửa vũ trụ sử dụng động cơ nhiệt hạt nhân. Hiện "gã khổng lồ" công nghệ quốc phòng Lockheed Martin đã giành được hợp đồng trị giá nửa tỷ USD từ NASA và Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) của Lầu Năm Góc để chế tạo động cơ tên lửa sử dụng lò phản ứng phân hạch hạt nhân thay vì đốt cháy hóa học để tạo ra lực đẩy.
Được sử dụng trong không gian, tên lửa nhiệt hạt nhân có thể hiệu quả hơn nhiều so với tên lửa hóa học và có thể cung cấp năng lượng cho các hành trình nhanh hơn tới sao Hỏa và hơn thế nữa.