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

Nguyên nhân và cách khắc phục lỗi laptop, máy tính không nhận được USB

Laptop, máy tính không nhận USB là một trong những tình trạng rất thường xảy ra, vậy nguyên nhân từ đâu và cách khắc phục như thế nào. Hãy cùng xem bài viết sau đây của chúng tôi nhé!

Mách bạn cách lưu tên vào danh bạ kèm icon, hình ảnh trên điện thoại Samsung cực đơn giản

Việc sử dụng các icon, hình ảnh cho từng số trong danh bạ trên điện thoại sẽ giúp bạn cảm thấy thú vị và dễ dàng nhận biết khi có cuộc gọi đến từ bạn bè, người thân. Tuy nhiên cách thức thực hiện thì không phải ai

Cách sử dụng Excel Online trên máy tính của bạn

Trong thời đại Internet bùng nổ như hiện nay, Internet tốc độ cao giúp người dùng làm được mọi công việc trực tuyến. Nắm bắt xu thế này, Microsoft cho ra đời các phiên bản Excel Online, Word Online, Powerpoint Online.

Cách bật thông báo Gmail trên điện thoại, máy tính đơn giản nhất

Hướng dẫn bạn cách bật thông báo Gmail trên điện thoại, máy tính để tránh bỏ lỡ những thông báo quan trọng được gửi đến hộp thư của bạn. Click xem ngay nhé!

Những mẹo và thủ thuật hay trong Windows 7(Phần 2 )

Windows 7 là hệ điều hành tuyệt vời, nó sẽ còn tuyệt hơn khi bạn nắm trong tay nhưng thủ thuật và mẹo dưới đây. Hãy cùng khám phá phần 2 nhé.

ĐÁNH GIÁ NHANH

HP LaserJet Pro MFP M130nw: giải pháp in ấn tiết kiệm cho doanh nghiệp

Lựa chọn một chiếc máy in cho văn phòng hoặc gia đình là một vấn đề nhiều người quan tâm đến. Trong đó đối tượng khách hàng doanh nghiệp thì yếu tố giá thành và tính năng được đặt lên hàng đầu. Nếu như ‘hầu bao’ của

Subaru Forester 2019: Trải nghiệm xe sang nhưng giá bán rất mềm

Subaru Forester là cái tên khá lạ lẫm tại thị trường Việt Nam nhưng trên bình diện thế giới, đây là mẫu xe bán chạy nhất của hãng xe Nhật Bản. Tại thị trường Bắc Mỹ, doanh số Forester thậm

Đánh giá TV Samsung SUHD 2016: Thiết kế cong, công nghệ HDR

Sau công nghệ hình ảnh 3D, chuẩn HDR được xem là xu hướng mới trên Smart TV. Trước đây công nghệ này được biết đến nhiều trên máy ảnh của smartphone. HRD dần phổ biến...