Cách mạng về vật liệu làm biến đổi công nghệ

SGGP
Nếu bạn so sánh các máy tính bảng hiện nay với các máy tính cá nhân 10 năm trước, rõ ràng là công nghệ đã phát triển với tốc độ đáng ngạc nhiên. 

E-skin có thể tạo ra các thiết bị dán vào cơ thể để theo dõi sức khỏe

E-skin có thể tạo ra các thiết bị dán vào cơ thể để theo dõi sức khỏe

Các thiết bị của chúng ta nhỏ hơn, mạnh hơn và dễ di chuyển hơn so với cách đây 10 năm. Điều đó chính là nhờ cuộc cách mạng về vật liệu. Dưới đây là 8 vật liệu làm thay đổi thế giới.
1. Liquidmetal 
Các công ty sản xuất điện thoại thông minh rất quan tâm đến việc sử dụng liquidmetal (kim loại dẻo) với ưu thế bền gấp đôi titan, đặc biệt là chống xước, chống mài mòn và có thể được đúc thành những hình dạng phức tạp. Đây là một hợp kim của đồng, titan, nhôm và niken; nghiêng nhiều về phía kính hơn là kim loại: nó có một vài đặc tính của kính, chẳng hạn như có thể bị rạn vỡ và không nóng chảy ở một nhiệt độ nhất định mà sẽ bị hủy hoại dần khi nhiệt độ tăng lên. Có thể hình dung liquidmetal như một thanh plastic, chỉ có điều là nó mạnh hơn rất nhiều và độ đàn hồi gấp 4 lần so với thép và titan.
2. Graphene 
Graphene là vật liệu hai chiều đầu tiên mà con người biết tới. Trong phần lớn các vật liệu khác, các nguyên tử được sắp xếp theo cấu trúc 3D, nhưng graphene lại được tạo thành từ một lớp đơn các nguyên tử carbon. Về cơ bản, graphene như một tấm carbon với độ dày bằng một nguyên tử. Được phát hiện vào năm 2004, khi 2 giáo sư tại Đại học Manchester (Anh) và Học viện Công nghệ vi điện tử Chernogolovka (Nga) - ông Andre Geim và Kostya Novoselov - cô lập than chì, một dạng khác của carbon. Công trình này đã mang về giải Nobel Vật lý cho họ vào năm 2012. 
Kể từ khi được khám phá, các nhà khoa học đã xem graphene như một vật liệu tiềm năng để chuyển đổi cả thế giới. Từ thang máy ra ngoài không gian cho đến thiết bị nano cho ngành y tế, danh sách các ứng dụng của nó dường như không thể kể hết. Về bản chất, các tinh thể graphene với độ dày một nguyên tử, bị cô lập bằng cách lặp đi lặp lại quá trình dán và bóc băng dính trên một miếng than chì (tức là carbon). Sau đó, mỗi lớp tinh thể than chì dính ở trên băng dính được giảm độ dày xuống kích thước một nguyên tử. Lúc này, mỗi lớp nguyên tử hình thành nên một cấu trúc hình tổ ong 2D. Điều tuyệt vời là bạn có thể thực hiện phương pháp này ngay cả ở nhà, nếu bạn có một chiếc kính hiển vi đủ nhỏ để quan sát sản phẩm mình làm ra. Graphene có tất cả những ưu điểm của carbon cả về trọng lượng và độ bền - những đặc tính sẽ thay đổi cả ngành công nghiệp không gian và ô tô, nó còn được dùng để sản xuất pin siêu tụ, với khả năng lưu trữ năng lượng trong điện trường thay vì một phản ứng hóa học có kiểm soát. Nhờ đó, trong tương lai, pin sẽ dùng được lâu hơn và sạc đầy gần như ngay lập tức. Không chỉ đem lại trải nghiệm tốt hơn cho người dùng, vật liệu này còn mang lại lợi ích to lớn cho môi trường. Do pin sản xuất ra sẽ phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên phong phú trong tự nhiên và thân thiện hơn với hệ sinh thái, thay cho nguyên liệu Lithium hiện tại. Ngoài ra, graphene có thể thay đổi cả ngành công nghiệp chip silicon.  
3. Thủy tinh Willow
Tất cả chúng ta đều quen thuộc với thủy tinh Gorilla của Corning, loại siêu cứng được sử dụng trong màn hình điện thoại thông minh. Thủy tinh Willow là sản phẩm kế thừa nhưng với độ mỏng không thể tin được, độ dày của nó giống như một tờ giấy tiêu chuẩn và tính linh hoạt cao, có thể uốn thành hình cong. Có nghĩa là các thiết bị màn hình cảm ứng trong tương lai không cần phải dày hoặc bằng phẳng. Nó có thể được sản xuất theo cùng một cách với giấy in báo.
4. Nanocellulose
Bạn đã biết về cellulose, thành phần chính của vỏ cây và thân cây, nhưng bạn có thể không biết rằng nếu xáo trộn cấu trúc hóa học của nó, bạn có thể tạo ra một trong những vật liệu mạnh nhất mà con người chưa từng biết tới. Vật liệu này có thể sử dụng để tạo ra pin bẻ cong. Tháng 10-2016, hãng Panasonic công bố sản xuất loại pin Lithium có độ dày 0,55mm, có thể bẻ cong 25 độ. 
Không chỉ vậy, Nanocellulose có thể dùng để chế tạo những chiếc xe cơ giới, nhẹ hơn và hiệu quả hơn, và bởi vì chủ yếu là bột gỗ nên nó có khả năng tái chế. Nó cũng có thể được sử dụng chế tạo áo giáp. Trước đây, Nanocellulose được sản xuất bằng cách xử lý bột gỗ, một quy trình cực kỳ tốn kém và tiêu hao một lượng gỗ vô cùng lớn. Nhưng hiện nay, có một kỹ thuật mới tạo ra Nanocellulose chỉ từ tảo, ánh sáng mặt trời và khí cacbonic. Người ta sử dụng tảo xanh đã được biến đổi gen, loại tảo sẽ tự sản xuất ra Nanocellulose trong hóa trình quang hợp của nó. Phương pháp này không chỉ sản xuất ra Nanocellulose với chi phí cực kỳ thấp và tiết kiệm năng lượng, mà còn góp phần làm giảm lượng carbon dioxide trong không khí. Khi thế giới ngày càng trở nên ô nhiễm, con người càng có nhu cầu lọc nguồn nước để có được lượng nước sử dụng sạch nhất. Nanocellulose có thể giải quyết được vấn đề này, khi người ta có thể chế tạo một bộ lọc cực kỳ tốt, giá rẻ dựa trên việc định hình cấu trúc mạng tinh thể của nó. Bộ lọc này không chỉ áp dụng cho việc lọc nước sử dụng mà còn có thể áp dụng cho việc lọc máu trong y học. Hơn nữa, Nanocellulose còn được ứng dụng trong một kỹ thuật khử muối để lọc nước ngọt từ nước mặn một cách nhanh chóng và rẻ tiền.
5. Kim loại bọt xốp
Như tên gọi cho thấy, kim loại bọt xốp là kim loại với rất nhiều lỗ hổng, là một cấu trúc kim loại chứa một số lượng lớn các lỗ chứa khí. Vật liệu này vẫn có đặc tính của kim loại nhưng nhờ cấu trúc rỗng nên rất nhẹ. Điều đó khiến nó đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng bao gồm xương giả và khớp, xây dựng, cách âm và cách nhiệt. Kim loại bọt xốp đặc biệt thú vị đối với các nhà sản xuất xe hơi, vì đó là một chất hấp thụ sốc rất hiệu quả khi thêm sức mạnh mà không cần thêm trọng lượng.
Cách mạng về vật liệu làm biến đổi công nghệ ảnh 1 Kim loại bọt xốp
6. Nhựa sinh học
Theo Tổ chức Thương mại châu Âu, thị trường chất dẻo sinh học đang tăng lên hơn 20% mỗi năm. Gần đây, Scott Munguia - một sinh viên bang Monterrey (Mexico) - đã sản xuất thành công một loại nhựa dẻo từ hạt quả bơ, thân thiện với môi trường. Do được làm từ nguyên liệu thực vật nên tiến trình phân hủy rất nhanh so với nhựa thông thường làm từ hydrocarbon. Ngoài ra, loại nhựa này còn giúp tiết kiệm chi phí sản xuất do tận dụng hạt của quả bơ mà con người thường bỏ đi. Một số loại nhựa sinh học hiện nay được làm từ bắp - một trong những loại ngũ cốc chính của con người.
7. Nanodot 
Một trong những vấn đề lớn đối với năng lượng mặt trời là các tấm pin năng lượng mặt trời tỏ ra không hiệu quả. Ngày nay, hiệu quả 20% được coi là khá tốt. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford (Anh) tin rằng nanodot có thể dẫn đến các tấm pin mặt trời mỏng hơn, hiệu quả hơn nhiều. Ngoài ra, công nghệ nanodot sử dụng trong pin điện thoại di động cũng sẽ giúp cho việc sạc pin nhanh chóng hơn. 
8. E-skin
Các kỹ sư tại Đại học California Berkeley (Mỹ) đã tạo ra vật liệu gọi là e-skin (da điện tử), một loại phim nhựa chứa bóng bán dẫn, đèn LED hữu cơ và cảm biến áp suất trong mỗi pixel. Nó linh hoạt và có thể được dán trên hầu hết mọi thứ, với các ứng dụng có thể bao gồm điều khiển cảm ứng trong ô tô, hình nền hoạt động như màn hình cảm ứng hoặc dán lên robot với cảm giác chạm nhẹ tinh tế. Theo đồng tác giả nghiên cứu Chuan Wang, có thể tưởng tượng một chiếc băng e-skin được áp dụng cho một cánh tay như một máy theo dõi sức khỏe liên tục kiểm tra huyết áp và nhịp tim.

HUY QUỐC (tổng hợp)

Các tin, bài viết khác

Đọc nhiều nhất

Chuyện đó đây

Australia chế tạo tim nhân tạo hoạt động hoàn chỉnh

Các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Monash cùng các kỹ sư từ Công ty BiVACOR của Australia hợp tác chế tạo trái tim nhân tạo hoạt động hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới, mở ra cơ hội cho những người mong chờ được cấy ghép tim.

Chính trường thế giới

Thử thách với nước Anh

Trước khi diễn ra cuộc tổng tuyển cử tại Scotland, Thủ tướng Anh Boris Johnson đã bày tỏ lo ngại khi cho rằng, hầu hết người dân không nghĩ đây là thời điểm thích hợp để tổ chức cuộc trưng cầu dân ý lần hai về một nhà nước Scotland độc lập.