Lấy cảm hứng từ vỏ sò, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia (Sandia National Laboratories), Hoa Kỳ, đã chế tạo ra một loại vật liệu mới đa dụng, cực kỳ rẻ, bền, nhẹ và, chịu nhiệt tốt. Vật liệu này có thể được sử dụng để che chắn cho tàu vũ trụ hoặc các cơ sở nhiệt hạch, và có nhiều tiềm năng sử dụng chưa được khai thác.
Vỏ sò nổi tiếng là cứng, và lý do cho chuyện đó là nhờ vào cấu trúc độc đáo của chúng gồm các lớp vật liệu vô cơ và hữu cơ xen kẽ. Các lớp hạt nano vô cơ mang đến độ cứng và bền, trong khi các protein hữu cơ “kết dính” chúng lại với nhau, tạo lớp đệm và ngăn các vết nứt giữa các lớp.
Các nhà khoa học ở Sandia đã bắt chước cấu trúc này để tạo ra vật liệu của riêng họ. Trong trường hợp này, các lớp hữu cơ bao gồm muội than được tạo ra từ đường cháy, trong khi các lớp vô cơ là silica. Vật liệu nghe có vẻ đơn giản này không chỉ bền mà còn cực kỳ nhẹ, chỉ nặng vài microgam mỗi lớp. Vật liệu này có độ rắn trên 11 GigaPascal (GPa) và suất đàn hồi (về cơ bản là độ cứng) là 120 GPa. Nó cũng cho thấy khả năng chịu nhiệt rất tốt, khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm nó ở nhiệt độ hơn 1.150° C và ước tính nó có thể tồn tại ở nhiệt độ lên tới 1.650° C.
Có lẽ quan trọng nhất, từ góc nhìn thực tế, vật liệu mới này có giá thành rẻ đến khó tin. Theo nhóm nghiên cứu, một miếng có diện tích 5 x 5 cm của vật liệu này có giá chỉ 25 cent, so với 700 đô-la cho một tấm berili có kích thước tương tự, vật liệu có các đặc tính cơ và nhiệt gần nhất, theo nhóm nghiên cứu. Một điểm tuyệt vời nữa là vật liệu mới này tương đối thân thiện với môi trường để sản xuất, chỉ cần thêm etanol trong quá trình sản xuất.
Sự kết hợp hấp dẫn của các đặc tính này có nghĩa là loại vật liệu mới lấy cảm hứng từ vỏ sò có thể rất hữu ích trong việc che chắn tàu vũ trụ, có thể chịu được nhiệt khi phóng và bảo vệ khỏi tác động từ các mảnh vỡ nhỏ. Giữ trọng lượng và chi phí ở mức tối thiểu cũng là điều quan trọng đối với các phóng tàu vào không gian và vật liệu mới này cũng giúp ích cho những vấn đề đó.
Vật liệu này cũng có thể cải thiện khả năng che chắn cho các lò phản ứng như cơ sở điện xung Z của riêng Sandia, đây là máy X-quang có nguồn sáng nhất thế giới, nơi nó có thể chịu được của nhiệt, bức xạ và các mảnh vỡ.
Theo Sandia.
Vỏ sò nổi tiếng là cứng, và lý do cho chuyện đó là nhờ vào cấu trúc độc đáo của chúng gồm các lớp vật liệu vô cơ và hữu cơ xen kẽ. Các lớp hạt nano vô cơ mang đến độ cứng và bền, trong khi các protein hữu cơ “kết dính” chúng lại với nhau, tạo lớp đệm và ngăn các vết nứt giữa các lớp.
Các nhà khoa học ở Sandia đã bắt chước cấu trúc này để tạo ra vật liệu của riêng họ. Trong trường hợp này, các lớp hữu cơ bao gồm muội than được tạo ra từ đường cháy, trong khi các lớp vô cơ là silica. Vật liệu nghe có vẻ đơn giản này không chỉ bền mà còn cực kỳ nhẹ, chỉ nặng vài microgam mỗi lớp. Vật liệu này có độ rắn trên 11 GigaPascal (GPa) và suất đàn hồi (về cơ bản là độ cứng) là 120 GPa. Nó cũng cho thấy khả năng chịu nhiệt rất tốt, khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm nó ở nhiệt độ hơn 1.150° C và ước tính nó có thể tồn tại ở nhiệt độ lên tới 1.650° C.
Có lẽ quan trọng nhất, từ góc nhìn thực tế, vật liệu mới này có giá thành rẻ đến khó tin. Theo nhóm nghiên cứu, một miếng có diện tích 5 x 5 cm của vật liệu này có giá chỉ 25 cent, so với 700 đô-la cho một tấm berili có kích thước tương tự, vật liệu có các đặc tính cơ và nhiệt gần nhất, theo nhóm nghiên cứu. Một điểm tuyệt vời nữa là vật liệu mới này tương đối thân thiện với môi trường để sản xuất, chỉ cần thêm etanol trong quá trình sản xuất.
Sự kết hợp hấp dẫn của các đặc tính này có nghĩa là loại vật liệu mới lấy cảm hứng từ vỏ sò có thể rất hữu ích trong việc che chắn tàu vũ trụ, có thể chịu được nhiệt khi phóng và bảo vệ khỏi tác động từ các mảnh vỡ nhỏ. Giữ trọng lượng và chi phí ở mức tối thiểu cũng là điều quan trọng đối với các phóng tàu vào không gian và vật liệu mới này cũng giúp ích cho những vấn đề đó.
Vật liệu này cũng có thể cải thiện khả năng che chắn cho các lò phản ứng như cơ sở điện xung Z của riêng Sandia, đây là máy X-quang có nguồn sáng nhất thế giới, nơi nó có thể chịu được của nhiệt, bức xạ và các mảnh vỡ.
Theo Sandia.
