Phát minh siêu vật liệu dạng bọt biển cứng gấp 10 lần thép

Đã 15 năm kể từ khi các nhà khoa học phát minh ra graphene, một tấm carbon siêu nhẹ được cho là vật liệu cứng nhất hành tinh. Và mới đây, họ đã có phát minh mới ưu việt hơn.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Mỹ, đã chế tạo thành công một loại vật liệu siêu cứng và nhẹ bằng cách biến đổi lớp graphene thành cấu trúc 3D dạng xốp. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Science Advances hôm 6/1.

Bằng mô hình máy tính, các nhà nghiên cứu đã chế tạo ra một loại vật liệu có hình dáng như bọt biển, chỉ có mật độ thép 5% nhưng cứng hơn gấp 10 lần.

Các nhà khoa học phát minh ra loại vật liệu nhẹ và siêu cứng.

Điều này khiến vật liệu nhẹ nhưng lại có khả năng tải vật nặng – đặc tính mà các nhà khoa học cho là lý tưởng để sử dụng trong thiết kế hay kiến trúc.

"Chúng ta có thể sử dụng vật liệu này thay thế cho rất nhiều vật liệu khác sử dụng trong cơ sở hạ tầng, như là các cây cầu, hoặc thay thế thép và bê tông", Zhao Qin, thành viên nhóm nghiên cứu thuộc MIT cho hay.

Để chuyển đổi graphene 2D sang dạng 3D, các chuyên gia đã sử dụng nhiệt độ và áp suất cao gấp hàng trăm lần mức nóng chảy của các mảnh graphene cho đến khi graphene có hình dạng ổn định và hợp nhất. Sau đó, nhóm nghiên cứu xem xét các vật liệu sinh học, trong đó có cánh bướm, san hô và các loài nhím biển, để tạo ra được hình dạng tự nhiên có thể là hình mẫu cho vật liệu graphene mới.

Theo nhà nghiên cứu Zhao Quin, do hiện nay graphene có giá thành đắt và khó sản xuất, một số vật liệu khác như polymer hoặc kim loại có thể được dùng thay thế.

Hiện công tác nghiên cứu vật liệu siêu cứng này vẫn còn phải tiếp tục, nhưng Zhao Quin cho rằng vật liệu này trong tương lai có thể được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong các dự án bền vững. Theo nhà nghiên cứu này, sử dụng vật liệu nhẹ hơn thép sẽ làm giảm phát thải carbon, khiến các công trình xây dựng xanh hơn, tốt cho sức khoẻ con người.