Vật liệu không thể cắt hứa hẹn cách mạng hóa ngành xây dựng

Các nhà nghiên cứu Đại học Durham (Anh) và Viện Máy móc và Công nghệ tạo hình (IWU, Đức) giới thiệu loại vật liệu mới có tên gọi là Proteus. Mặc dù siêu nhẹ, chỉ bằng 15% mật độ chất trong thép, nhưng lại hoàn toàn không thể bị cắt xuyên. Với khả năng siêu việt như thế, Proteus được dùng để sản xuất các loại ổ khóa, áo chống đạn và cả đồ bảo hộ.

Cận cảnh máy cắt không làm hề hấn được vật liệu Proteus. Ảnh: Durham University/Fraunhofer Institute.

Theo các nhà nghiên cứu, sở dĩ loại vật liệu này lại cứng như vậy là nhờ sự cộng hưởng cục bộ giữa những hạt vật chất chuyển động linh hoạt trong cấu trúc dạng lỗ rỗng. Khi tiếp xúc, những rung động với tần số cao được tạo ra sẽ chống lại đĩa cắt và phá hủy nó. Kết quả là lưỡi cắt bị cùn dần và không thể cắt được Proteus do phản lực.

Cụ thể, những hạt vật chất siêu nhỏ được bọc lớp vỏ nhôm bên ngoài, sau đó đặt giữa một lớp xốp bằng nhôm ở lõi và một lớp hợp kim thép ở bên ngoài. Cấu trúc này tương tự với một số cấu trúc trong tự nhiên như vỏ xà cừ của các động vật thân mềm, nhưng được cải tiến giúp chắc chắn và bền bỉ hơn.

“Bột nhôm trộn với chất tạo bọt titanium dihydride và được đưa vào một máy trộn nhằm tạo ra vật liệu mịn và đồng nhất. Sau khi trộn, hỗn hợp được đưa vào một máy nén, đẩy đến một áp suất cực cao khiến vật liệu dày và chắc. Cuối cùng, thành phẩm được nung đến 760 độ C trong 15 phút rồi áo các lớp hợp kim bên ngoài,” các tác giả cho biết.

Thực tế, không có vật chất nào đủ cứng để không bị cắt đứt, nhóm nghiên cứu chỉ “ăn gian” một chút bằng cách thay vì tạo ra vật liệu có thể chống chịu, họ tạo một loại hợp chất “ăn mòn” dao cắt, khiến đầu máy cắt bớt sắc đi trước khi kịp cắt đứt Proteus. Tương tự cát không hề cứng chắc, nhưng một bao cát với mật độ dày khiến viên đạn không thể xuyên qua.

Cấu tạo vật chất bên trong Proteus giúp nó mang đặc tính không thể cắt đứt. Ảnh: Durham University/Fraunhofer Institute.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Scientific Reports còn cho thấy nhiều điều đáng kinh ngạc hơn, rằng máy cắt thủy lực cũng không thể làm gì được Proteus. Nhờ bề mặt cong của các hạt trong vật liệu, tia nước trong máy cắt bị phun rộng hơn ra phía ngoài, khiến tốc độ và lực cắt của nó giảm đáng kể.

Nhóm khoa học thử nghiệm tiếp với các loại máy khoan cắt khác có công suất lớn dùng trong nhiều ngành công nghiệp, cũng như nhiều loại mũi khoan dùng cho các mặt phẳng khác nhau, kết quả Proteus vẫn trơ trơ như chưa có gì, cùng lắm là bị mẻ góc một chút nhưng tổng thể vẫn không bị tác động nhiều.

Proteus thách thức nhiều “lão đồ tể” trong làng máy cắt. Ảnh: Durham University/Fraunhofer Institute.

Tên gọi “Proteus” được các nhà khoa học đặt theo tác phẩm cùng tên của Francis Bacon. Theo đó, triết gia người Anh tin rằng vật chất không phải bị phá hủy mà chúng chỉ đơn giản là tái tạo lại qua một hình dạng, thể trạng khác hay thậm chí là thành phần vật chất mới.

Vật liệu mới này hiện tại vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm trong phòng lab vì còn nhiều điều cần cải tiến, nâng cấp. Tuy vậy, nhóm nghiên cứu cho biết sẽ sớm giới thiệu Proteus cho thị trường, mở ra một cuộc cách mạng về vật liệu cho ngành xây dựng và các ngành công nghiệp nặng.

Theo Tuệ Huy (Theo Popular Mechanics)

(Nguồn: http://khampha.vn/)