Mỹ: Phát hiện vật liệu Carbon có độ cứng hơn kim cương

Các nhà khoa học từ Đại học California, Irvine (UCI) của Mỹ đã thành công trong việc chế tạo vật liệu carbon cấu trúc nano mới, bao gồm những tấm tế bào kín có liên kết chặt chẽ với nhau thay vì chùm hình trụ được sử dụng phổ biến.

Vật liệu carbon cấu trúc nano mới này giúp cải thiện tới 639% độ bền và 522% độ cứng. Chúng bao gồm những tấm tế bào kín có liên kết chặt chẽ với nhau thay vì chùm hình trụ được sử dụng phổ biến.

Ảnh minh họa

Không giống như kim cương, cấu trúc của cacbon vô định hình mới không được cấu tạo theo quy tắc lặp lại đơn vị nguyên tử. Vì vậy, nó tiềm năng chứa nhiều ưu điểm hơn so với kim cương. Do độ cứng của kim cương phụ thuộc vào hướng cấu trúc tinh thể trong khi vật liệu mới lại vô định hình. Điều này có nghĩa cấu trúc của cacbon mới thiếu sự sắp xếp của các tinh thể và vật liệu cứng ở mọi hướng. Qua đó, trong một số ứng dụng thì cacbon mới sẽ là vật liệu phù hợp hơn so với kim cương.

Nhóm nghiên cứu cho biết, thành tích của nhóm dựa trên quy trình được gọi là in laser trực tiếp trùng hợp hai photon. Họ chiếu tia laser tập trung vào một giọt nhựa cây lỏng cực nhạy với tia cực tím để biến nó thành một loại polymer rắn, nơi các phân tử bị tấn công cùng lúc bởi hai photon. Bằng cách quét ba chiều, kỹ thuật này có thể ghép tế bào theo chu kỳ gồm các tấm mỏng 160 nanomet.

Mỗi tấm này có nhiều lỗ nhỏ cho phép loại bỏ nhựa thừa ra khỏi vật liệu hoàn thiện rồi đưa qua quá trình nhiệt phân ở 900 độ C trong môi trường chân không suốt một tiếng đồng hồ. Cuối cùng, chúng ta có một mạng lưới carbon hình lập phương, với kết cấu vững chắc nhất đối với vật liệu xốp.

Phát hiện khoa học này có ý nghĩa lớn với các kỹ sư kiến trúc, đặc biệt trong ngành hàng không. Sự kết hợp giữa độ bền, cứng cùng khối lượng thấp của chúng sẽ giúp tăng cường hiệu suất của máy bay và tàu vũ trụ.

Ngọc Linh (t/h)