Làm thế nào để thiết kế một bộ giáp bất khả chiến bại cho siêu anh hùng yêu thích của bạn, sao cho nhẹ khi di chuyển nhanh nhưng đủ khả năng chống chịu để bảo vệ anh ta khỏi kẻ thù?
Chính từ câu hỏi khá ngớ ngẩn này mà một nhóm các nhà khoa học vật liệu từ Đại học Connecticut và Columbia đã làm việc để tạo ra một loại vật liệu bền, mật độ thấp bằng cách kết hợp hai yếu tố khó có thể xảy ra: ly và ADN.
Theo các nhà nghiên cứu, với sự hỗ trợ của Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, vật liệu họ phát triển là mạnh nhất được biết đến cho đến nay.
Vật liệu như vậy được tạo ra như thế nào?
Vậy làm thế nào để bạn kết hợp sức mạnh và sự nhẹ nhàng? Các nhà nghiên cứu đã xây dựng một bộ xương ADN, sau đó họ phủ bằng ly, một vật liệu trông có vẻ dễ vỡ. Trên thực tế, một centimet khối kính hoàn hảo có thể chịu được áp suất 10 tấn, cao gấp ba lần áp lực khiến tàu ngầm Titan phát nổ một cách bi thảm.
Việc tạo ra một tấm kính lớn không có khuyết tật không hề đơn giản, nhưng có thể tạo ra những mảnh nhỏ và hoàn hảo, miễn là bạn giới hạn bản thân ở độ dày nhỏ hơn micromet (một phần triệu mét). Và đây là lúc nó phát huy tác dụng mật độ thủy tinh, rõ ràng là chứa nhiều hơn so với gốm sứ và kim loại, vốn thiên về việc tạo ra các vật liệu nhẹ và bền.
Do đó, khung của vật liệu bao gồm các mảnh DNA, có chiều dài và đặc tính hóa học cụ thể, tự lắp ráp, tạo thành một bộ xương gồm các sợi. Loại thứ hai được phủ một lớp kính rất mỏng, để lại phần lớn khối lượng vật liệu trống rỗng. Phương pháp này cho phép chúng tôi có được một mạng nano bền nhưng nhẹ với độ bền gấp bốn lần và mật độ gấp năm lần thép.
Ứng dụng tiềm năng
Nhờ nghiên cứu này, các cơ hội kỹ thuật quan trọng giờ đây có thể được mở ra. Khả năng tạo ra vật liệu nano bền và nhẹ, với cấu trúc 3D được thiết kế bằng DNA, sẽ cho phép chúng ta vượt qua giới hạn của kỹ thuật luyện kim truyền thống và cải thiện tính chất của vật liệu dùng để chế tạo thiết bị y tế, áo giáp, máy bay và ô tô. Lưới nano, chỉ xin trích dẫn một ví dụ, sẽ là yếu tố hỗ trợ chính cho sự nhẹ nhàng của phương tiện: một trong những đặc điểm cơ bản để mở rộng khả năng tự hành của xe điện.
Nguồn: Today.uconn.edu
