Vật liệu nhẹ nhất thế giới, nhẹ hơn cả không khí nay đã có thể in 3D

Việc có thể in 3D thành công sử dụng loại vật liệu nhẹ nhất thế giới - graphene aerogel hứa hẹn sẽ mở ra một chương mới cho ngành công nghiệp vật liệu.

Graphene aerogel là loại vật liệu nhẹ nhất thế thế giới với trọng lượng nhẹ hơn gấp 7,5 lần so với không khí, 1 mét khối graphene aerogel cũng chỉ nặng chưa đầy 160 gram. Thậm chí, graphene aerogel nhẹ hơn loại vật liệu nhẹ thứ hai thế giới là aerographite tới 12%.

Có một câu hỏi rất hay đó là nếu nhẹ hơn không khí thì sao vật liệu này không thể bay? Đó là vì có nhiều khoảng trống giữa các phân tử của vật liệu này khiến cho không khí len lỏi vào được, giúp cho nó không bay lên.


Graphene aerogel là loại vật liệu nhẹ nhất thế thế giới.

Có một biệt danh khá hài hước là 'khói đóng băng', aerogel là một dạng chất rắn có thể uốn dẻo, dẫn điện, chịu được lực nén và khả năng thấm hút tốt.

Cũng chính vì đặc tính kỳ lạ của loại vật liệu này nên các nhà khoa học đã khám phá ra được rất nhiều những ứng dụng tiềm năng từ áo choàng tàng hình cho đến dọn dẹp môi trường. Chỉ với 1 gram aerogel đã đủ hấp thụ một số loại nguyên vật liệu có trọng lượng gấp tới 900 lần trọng lượng của chúng như dầu. Một phương pháp hoàn toàn rẻ hơn so với thị trường.

Hiện nay trong nhiều nghiên cứu và thử nghiệm, silica aerogel là dạng hình thù phổ biến nhất được sử dụng để nghiên cứu aerogel. Điểm khó ở loại vật liệu này chính là việc không dễ dàng sản xuất. Tuy nhiên các nhà khoa học đã miệt mài nghiên cứu và tìm ra thành công cách in 3D loại vật liệu nhẹ nhất thế giới này.

Mới đây, các nhà khoa học đến từ ĐH. bang New York và ĐH. bang Kansas, Mỹ cho biết đã có thể in 3D vật liệu aerogel lần đầu tiên. Toàn bộ quá trình đều được điều khiển tự động và đồng đều trên mọi lớp vật liệu.


Một khối graphene aerogel có thể lơ lửng trên đám cỏ hay ngay cả trên đầu những bông hoa.

Bản thân aerogel là một lớp nguyên tử carbon tinh khiết, dày và có dạng hai chiều. Chúng xếp lại với nhau thành một mạng tổ ong hình lục giác. Để sản xuất graphene aerogel, các nhà nghiên cứu sẽ phải đóng băng lớp graphene và xếp chúng thành một cấu trúc 3 chiều.

Theo ScienceAlert nhận định, việc sử dụng công nghệ in 3D để chế tạo thành công graphene aerogel lần đầu tiên cho thấy những nỗ lực đáng ghi nhận của các nhà nghiên cứu. Bởi lẽ cấu trúc phân tử của graphene aerogel vốn được nhận định rất khó để có thể in 3D.

Nhà nghiên cứu Akshat Rathi trong nhóm in 3D thành công graphene aerogel cho biết:

'Thông thường để in 3D graphene aerogel, vật liệu chính sẽ được trộn với các thành phần khác, ví dụ như polymer để có thể in phun trên máy in. Khi cấu trúc đã được định hình, polymer sẽ được tách riêng ra khỏi vật liệu chính sau một quá trình hóa học khác. Tuy vậy đối với trường hợp của aerogel, cách làm này có thể phá hủy cấu trúc tinh thể của aerogel'.

Giải pháp được nhóm nghiên cứu đưa ra chính là graphene oxit - một dạng graphene kết hợp cùng phân tử oxy. Nhóm đã tiến hành pha trộn hợp chất này với nước và đặt trên một bề mặt được làm lạnh tới -25 độ C. Ở nhiệt độ này, các nhà nghiên cứu đã có thể ngay lập tức đóng băng từng lớp graphene riêng biệt và tạo nên cấu trúc graphene ba chiều.


Quy trình in 3D loại vật liệu nhẹ nhất thế giới - graphene aerogel.

Rathi cũng cho biết thêm, sau khi quá trình tạo cấu trúc 3D hoàn tất, họ sẽ tiến hành tách bỏ các khối băng bủa vây xung quanh bằng cách sử dụng nitơ lỏng để đông khô nước và tách ra khỏi bề mặt vật thể mà không gây ảnh hưởng tới cấu trúc.

Lớp vật liệu aerogel với cấu trúc 3D sẽ tiếp tục được tác dụng với nhiệt nhằm tách nguyên tử oxy. Kết quả thu lại sẽ chỉ còn graphene aerogel. Theo Rathi khẳng định: 'chất rắn thu được sẽ có mật độ thay đổi khác nhau từ 0,5kg/m3 cho tới 10kg/m3. Graphene aerogel nhẹ nhất từng được sản xuất thành công có trọng lượng khoảng 0,16kg/m3'.

Hiện tại nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch tìm hiểu cách thức sản xuất các dạng aerogel khác như silica aerogel sử dụng trên cùng một máy in. Được biết, nghiên cứu trên đã được xuất bản trên tạp chí Small mới đây.

Như vậy với tiến bộ mới nhất trong kỹ thuật sản xuất vật liệu này, chúng ta sẽ sớm thấy được sự xuất hiện của những sản phẩm siêu nhẹ nhưng 'đa zi năng' này trong mọi mặt của cuộc sống.

TIN LIÊN QUAN

Liệu có thể chế tạo vật liệu đánh bại được sự kỳ diệu của graphene?

Tạo ra một vật liệu tương tự graphene mà có tính bán dẫn sẽ mở ra nhiều hướng ứng dụng tuyệt vời trong công nghệ kỹ thuật số.

Galaxy Note 10 sẽ sử dụng công nghệ pin "graphene", thời lượng dài hơn 45%

Bây giờ, sau khoảng 1 năm phát triển thì nguồn tin trong chuỗi sản xuất tuyên bố rằng pin graphene của Samsung đã hoàn thiện và thậm chí có thể áp dụng trên smartphone vào năm sau.

Loại vật liệu mà Samsung đang bí mật phát triển?

'Vũ khí' bí mật mang tên Graphene, một loại vật liệu mới được hàng Samsung tiết lộ cho giới truyền thông trong thời gian vừa qua TIÊU ĐIỂM: Đập hộp Galaxy S5 màu vàng chính hãng

Samsung đã tạo ra "quả cầu graphene" phủ lên 2 cực trong pin Li-ion

Pin Li-ion được thương mại hóa lần đầu vào năm 1991 và đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường di động cũng như phương tiện chạy điện.

Galaxy Note10 sẽ sử dụng công nghệ pin graphene, thời lượng sử dụng tăng 45%

Bây giờ, sau nhiều năm phát triển thì một người làm trong ngành công nghiệp này vừa tuyên bố rằng pin graphene của Samsung về cơ bản đã được thực hiện thành công và thậm chí nó có thể được đưa vào sử dụng trên các mẫu flagship ra mắt vào đầu năm

Samsung phát triển thành công công nghệ pin sử dụng graphene, sạc nhanh gấp 5 lần

Viện Công nghệ Tiên tiến của Samsung cho biết, pin graphene sẽ có công suất cao hơn 45% so với các mẫu pin hiện tại trên thị trường. Bên cạnh đó, loại pin mới này chỉ mất 12 phút để sạc đầy trong khi các loại pin hiện có phải mất hàng giờ đồng hồ.

Kawasaki Ninja ZX-10R 2022 lộ diện phiên bản mới màu Xám Graphene Steel Grey.

Kawasaki tại thị trường Mỹ vừa ra mắt phiên bản mới của mẫu Ninja ZX-10R 2022 với biến thể màu xám Graphene Steel Grey đầy cứng cáp và lôi cuốn, rất...

Galaxy Note 10 sẽ được trang bị công nghệ pin Graphene, tăng thời lượng sử dụng hơn 45%

Sau nhiều năm phát triển, một nguồn rò rỉ nội bộ đã cho biết, pin graphene mới đã được nghiên cứu thành công và có thể được đưa vào một số thiết bị của Samsung vào năm sau. Như đã đề cập ở trên, loại pin này sẽ cho phép người dùng sử dụng máy lâu

THỦ THUẬT HAY

Tăng dung lượng lưu trữ Dropbox miễn phí

Hiện tại Dropbox miễn phí 2GB dung lượng lưu trữ cho tài khoản thường, để tăng dung lượng lưu trữ miễn phí các bạn làm theo hướng dẫn của Trang Công Nghệ..

Hướng dẫn cách tra cứu số tài khoản thu BHXH bằng Zalo cực nhanh chóng

Bạn có thể đóng Bảo hiểm xã hội thông qua tài khoản ngân hàng. Và trong bài viết này mình sẽ hướng dẫn các bạn cách tra cứu số tài khoản thu BHXH bằng Zalo...

Hướng dẫn nâng cấp lên iOS 10 Public Beta mới nhất cho iPhone và iPad

Dưới đây là cách để chúng ta đăng ký cập nhật. Bước 1: Vào trang web https://beta.apple.com/sp/betaprogram/ bấm vào nút Signin. Nhập vào Apple ID đang dùng trên thiết bị iOS của bạn. Chọn Accept. Bước 2:...

Giờ là lúc hợp lý để lên Windows 10: an toàn hơn, ít virus hơn, nhiều tính năng hơn

98% máy tính nhiễm WannaCry chạy Windows 7, Windows 7 và Windows 8 bị dính lỗi reboot vì đường dẫn $MFT, Windows 7 không tương thích dòng chip mới nhất của AMD...

Trình duyệt nào an toàn nhất ?

Bạn có thể rất bất ngờ khi biết được đâu là trình duyệt an toàn nhất hiện nay.

ĐÁNH GIÁ NHANH

Trên tay nhanh Samsung Gear Sport: xứng đáng thay thế cho Gear S3

Nó gọn gàng hơn, mặt chỉ 42mm nên sẽ dễ mang hơn. Thiết kế cũng mềm mại và tương lai hơn, cả hai giới đều có thể mang tốt, chứ không chỉ dành cho nam giới như Gear S3.

Ngoại thất xe Hyundai Kona 2018 thế hệ hoàn toàn mới có gì nổi bật?

Đánh giá ngoại thất xe Hyundai Kona 2018 thế hệ hoàn toàn mới: Hyundai KONA 2018 sở hữu một thiết kế khá ấn tượng và có những điểm “lạ”. Ví dụ như hệ thống đèn được bố trí khác biệt nhiều so với truyền thống. Đèn LED chạy ban ngày được đặt phía

Đánh giá camera Samsung Galaxy A8+ 2018: chụp được những bức ảnh tốt dễ dàng

Rõ ràng nó không dành cho những tay yêu cầu chất lượng ảnh đỉnh cao, nhưng bù lại nó phục vụ cho một nhóm người lớn hơn, những người không có kinh nghiệm nhiều nhưng vẫn có thể chụp được những bức ảnh tốt.

}