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.

Từ khoá : nay

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.

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 đang phát triển bằng sáng chế "graphene ball" giúp sạc pin nhanh hơn gấp 5 lần

Mới đây, Viện Công nghệ Tiên tiến của Samsung (SAIT) đã tiết lộ, công nghệ “graphene ball” đã được nghiên cứu thành công và hiện tại đang được mở rộng để phát triển. Theo đó, công nghệ này sẽ giúp viên pin lithium-ion hơn 45% và có thể sạc nhanh

Giấy dán tường có thể tự tạo ra năng lượng

Trong tương lai, những ngôi nhà sẽ được trang trí bằng các mẫu 'giấy dán tường thông minh', hấp thụ được ánh sáng từ môi trường xung quanh kể cả các tia sáng nhỏ nhất.

Đại học Hàn Quốc phát triển miếng dán graphene giúp theo dõi lượng đường trong máu

Một miếng dán làm từ graphene với khả năng 'cảm nhận' được lượng glucose trong mồ hôi, có thể sẽ là giải pháp mới trong việc chẩn đoán sớm bệnh tiểu đường. Đó là ý tưởng của các nhà khoa học đến từ Đại học Quốc gia Seoul (Hàn Quốc).

Phát minh công nghệ "siêu pin" mới: Sạc đầy chỉ vài giây, dùng cả tuần

Nỗi ám ảnh về pin trên các thiết bị di động có khả năng sẽ sớm được loại bỏ trong tương lai khi mà các nhà khoa học mới đây đã tìm ra cách chế tạo 'siêu pin' với hiệu năng vượt trội so với ...

UCLA phát triển thành công siêu tụ điện lấy năng lượng từ cơ thể để vận hành thiết bị cấy ghép

Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ đại học California, Los Angeles (UCLA) và đại học Connecticut đã vừa tạo ra một thiết bị lưu trữ năng lượng mới có thể lấy và lưu điện năng từ cơ thể người. Thiết bị này có thể gọi là một siêu tụ điện sinh học hay

Công nghệ cho phép sạc pin điện thoại chỉ trong vài phút

Điện thoại di động được sạc trong vài phút có thể sớm trở thành hiện thực nhờ một công nghệ pin mới. Dựa trên cấu trúc graphene, siêu tụ điện có thể sạc và xả nhanh hơn pin thông thường hàng ngàn lần.

THỦ THUẬT HAY

CV 'GQ Style' ấn tượng đã giúp anh chàng này tuyển thẳng mà không cần phỏng vấn

Nếu muốn gây được sự chú ý của nhà tuyển dụng, hãy tìm hiểu kỹ về công ty bạn muốn được nhận vào làm, đầu tư thời gian để thiết kế ra bản CV ấn tượng sao cho có thể khiến bạn trở nên nổi trội hơn so với các ứng viên

Phiên bản tùy chỉnh nhỏ gọn của Windows 11 được phát hành

Windows 95 chiếm ít hơn 100 MB khi cài đặt. Tuy nhiên, một bản cài đặt Windows 11 sạch sẽ cần khoảng 20 GB. Không ai nghi ngờ rằng phần mềm sẽ cần nhiều dữ liệu hơn khi công nghệ tiến lên phía trước, nhưng nhiều người

Hướng dẫn cách chặn xóa, cài, mua ứng dụng App Store

App Store là kho ứng dụng dành riêng cho các thiết bị sử dụng hệ điều hành iOS, tại đây chúng ta có thể tìm kiếm tất cả những gì mình cần, dù chúng là miễn phí hay phải mất phí để có thể sử dụng.

Cách thay đổi con trỏ chuột trên Windows 11 với nhiều hình thù lạ mắt

Con trỏ chuột được sử dụng hàng ngày trên máy tính. Và trong bài viết này mình sẽ hướng dẫn các bạn cách tùy biến con trỏ chuột trên Windows 11 cực kỳ đẹp mắt

Music Visualizer: Ứng dụng biến thanh điều hướng thành 1 trình phát nhạc đẹp mắt

Có thể nói rằng, Music Visualizer sẽ mang đến cho bạn một cảm giác mới mẻ khi thưởng thức những bản nhạc yêu thích trên chiếc smartphone của mình. Các giai điệu thông thường chỉ được nghe bằng tai giờ đây sẽ hiển thị

ĐÁNH GIÁ NHANH

Honda Winner 150 sau 20.000 km: Vẫn rất tốt từ diện mạo cho đến khả năng vận hành

Trong cuộc đua giành thị phần xe côn tay underbone cỡ nhỏ tại Việt Nam, hãng xe đến từ Nhật Bản mang tên Yamaha đang là người chiếm ưu thế bởi lợi thế của người dẫn đầu. Yamaha Exciter 150 là một chiếc xe côn tay thể

Hơn kém nhau 1 triệu đồng, nên mua Vivo Y21 hay Vivo Y21s?

Vivo Y21 hay Vivo Y21s là 2 mẫu smartphone nằm trong phân khúc tầm trung giá rẻ và sở hữu những ưu điểm nổi bật. Giá bán chênh nhau 1 triệu đồng nên mua Vivo Y21 hay Vivo Y21s để hỗ trợ tốt nhất cho công việc và giải

5 lý do nên mua iPhone 13 mini, đáng chú ý nhất là lý do số 3

Tuy không phải phiên bản cao cấp nhất nhưng iPhone 13 mini vẫn là lựa chọn tuyệt vời trong dịp cuối năm 2021. Có nhiều tính năng thú vị trên phiên bản mini này và đó cũng là những lý do nên mua iPhone 13 mini. Quay