Cấp bách phát triển nguồn nhân lực 4.0

Những vi sợi làm từ băng có thể uốn cong thành hình gần như tròn và rồi quay về hình dạng ban đầu một cách dễ dàng.

Một nghiên cứu mới từ Trung Quốc mới đây đã cho thấy những sợi băng mỏng, được chế tạo tỉ mỉ, có thể sở hữu khả năng co giãn đáng ngạc nhiên.

Băng là một vật liệu vô cùng mỏng manh. Nó tan chảy ở nhiệt độ trên mức đóng băng (hiển nhiên rồi!) và vỡ vụn thay vì uốn cong khi đặt dưới áp lực. Những yếu tố như những vết nứt nhỏ li ti, bề mặt không hoàn thiện, và những lỗ rỗng hình thành do bọt khí trong quá trình đóng băng đều góp phần tạo nên đặc tính dễ vỡ của băng.

Tuy nhiên, không phải loại băng nào cũng như vậy. Các nhà khoa học ở Trung Quốc đã chứng minh được rằng, dưới một số điều kiện phù hợp, băng có thể vô cùng dẻo dai và đàn hồi. Trong các bài thử nghiệm, những sợi băng đường kính chỉ 4,4 micromet có thể được uốn cong thành hình gần như tròn, và khi áp lực được giảm đi, những sợi băng này quay về hình dạng ban đầu của chúng.

Để tạo ra vi sợi băng, nhóm nghiên cứu đã dẫn lưu hơi nước vào một buồng điện nhỏ. Nhiệt độ của bằng được làm mát bằng ni-tơ lỏng. Sau đó, một chấu tungsten được đặt vào bên trong và bị điện khí hoá ở 2.000 volt, nhằm hút hơi nước. Các tinh thể băng hình thành trên chấu tungsten này, cho phép nhóm nghiên cứu phát triển nên vi sợi ở một tốc độ rất chậm chạp.

Các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm ở những mức nhiệt độ khá lạnh nhằm tạo ra những sợi băng từ -70 đến -150 độ C. Ở nhiệt độ lạnh tối đa, các vi sợi hình thành nên đặc tính dẻo dai đáng ngạc nhiên, đạt sức căng đàn hồi tối đa đến 10,9%. Để tiện so sánh, băng thông thường có sức căng đàn hồi chỉ 0,3%. Trên lý thuyết, băng có thể đạt sức căng đàn hồi 15%, do đó các nhà khoa học vẫn có cơ hội để tăng cường hơn nữa độ dẻo dai của vi sợi băng này.

Một điểm cộng khác không ai ngờ đến là vi sợi băng cực kỳ trong suốt, có nghĩa là những vi sợi này có thể được sử dụng để truyền tải ánh sáng, tương tự như cáp sợi quang. Các nhà khoa học tin rằng một ngày nào đó, công nghệ họ đang nghiên cứu sẽ được tận dụng để tạo ra những cảm biến siêu nhỏ có khả năng phát hiện tình trạng ô nhiễm không khí.

“Thông qua việc phát hiện ra băng có thể đạt được tính nguyên vẹn cơ học cao và chất lượng quang học tốt, nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy tiềm năng ứng dụng quy trình phù hợp để tạo nên những cải thiện tương tự trong đặc tính của các vật liệu tinh thể dễ vỡ khác” – theo Erland Schulson, một kỹ sư tại Đại học Dartmouth.

Các vi sợi được cấu thành từ hai loại băng khác nhau, mỗi loại có mật độ không giống nhau, và chúng không gặp phải những vấn đề về cấu trúc thường thấy ở băng thông thường. Cấu trúc bên trong của chúng được hình thành nên từ những tinh thể đơn với các nguyên tử được sắp xếp theo dạng tổ ong lặp đi lặp lại. Khi kết hợp cùng nhau, những yếu tố này sẽ cho phép sợi băng trở nên cực kỳ dẻo dai.

Quả thật, những gì các nhà khoa học làm được với nước đóng băng là rất thú vị. Sẽ càng hấp dẫn hơn nữa nếu họ có thể đẩy mức độ đàn hồi của băng lên cao hơn nữa và tiệm cận với điểm giới hạn về mặt lý thuyết nói trên.

Minh.T.T (theo Gizmodo)

home
Nguồn: Sưu Tầm