Vỏ sò, cảm hứng tạo nên kính cường lực siêu bền
Lấy cảm hứng từ tự nhiên, nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học McGill ở Montreal (Canada) đã tạo ra vật liệu tổng hợp từ kính và acrylic mô phỏng lớp xà cừ của loài động vật thân mềm.
Thay vì vỡ thành nhiều mảnh khi chịu tác động mạnh, vật liệu mới dễ uốn giống nhựa và có thể dùng để cải tiến màn hình điện thoại di động trong tương lai cùng nhiều ứng dụng khác.
Dù chỉnh nhiệt và ép nhiều lớp có thể giúp gia cố kính, những kỹ thuật này rất tốn kém và không còn hiệu quả khi bề mặt bị phá hủy. Theo Allen Ehrlicher, phó giáo sư ở khoa Kỹ thuật sinh học tại Đại học McGill, vật liệu do ông và cộng sự phát triển không chỉ bền gấp 3 lần kính thông thường mà còn chịu nứt tốt gấp 5 lần.
Vật liệu tổng hợp giữa thủy tinh và acrylic sẽ “cung cấp sự kết hợp của sức mạnh, độ dẻo dai và độ trong suốt”, được thiết kế bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học McGill ở Montreal, Canada.
Xà cừ cấu tạo từ các mẩu vật liệu cứng xen kẽ với protein mềm có tính đàn hồi cao.
Loại thủy tinh cứng và chắc hơn này được lấy cảm hứng từ lớp bên trong vỏ của những loài nhuyễn thể như sò, ốc,... chúng có cấu tạo giống như một bức tường bằng những mảnh gạch đan xen ở kích thước siêu nhỏ.
Các nhà nghiên cứu cho biết mặc dù là thủy tinh, nhưng vật liệu mới có khả năng đàn hồi giống như nhựa hơn và "không bị vỡ khi va chạm".
Nếu được sản xuất hàng loạt và đưa ra thị trường, nó có thể được dùng để chấm dứt tình trạng smartphone cao cấp bị vỡ dễ dàng khi rơi xuống đất.
Vỏ nhuyễn thể được tạo thành từ khoảng 95% đá vôi, rất giòn ở dạng nguyên chất. Nhưng xà cừ, bao bọc lớp vỏ bên trong của nhuyễn thể, được tạo thành từ những mảnh siêu nhỏ chồng lớp lên nhau, khiến nó trở nên cực kỳ chắc chắn và dẻo dai. Nó rất bền, cho phép vỏ chống lại các tác động mà không bị vỡ.
Allen Ehrlicher, Phó Giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Sinh học tại Đại học McGill, cho biết, xà cừ có độ cứng của vật liệu cứng và độ bền của vật liệu mềm. Nó được làm từ các mảnh vật chất cứng như đá vôi được xếp thành lớp với các protein mềm có tính đàn hồi cao. Cấu trúc này tạo ra sức mạnh đặc biệt, làm cho nó cứng hơn 3.000 lần so với các vật liệu tạo nên nó”.
Xà cừ bao gồm các tiểu cầu hình lục giác chứa các tinh thể aragonit (một dạng canxi cacbonat) được sắp xếp thành phiến mỏng song song liên tục, giống như một bức tường gạch.
Các nhà khoa học đã lấy kiến trúc của xà cừ, sao chép nó với các lớp mảnh thủy tinh và acrylic, tạo ra một loại vật liệu mờ đục "đặc biệt mạnh" có thể được sản xuất dễ dàng và không tốn kém.
Sau đó, họ đã tiến thêm một bước nữa để làm cho vật liệu tổng hợp này trở nên trong suốt về mặt quang học, bằng cách thay đổi chỉ số khúc xạ của vật liệu acrylic.
Các bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu là cải thiện loại kính không thể vỡ bằng cách kết hợp công nghệ thông minh cho phép kính thay đổi các đặc tính của nó, chẳng hạn như màu sắc, cơ học và độ dẫn điện.
