Các nhà khoa học tiếp tục phát minh ra các vật liệu tiên tiến với các đặc tính cụ thể cao hơn các vật liệu hiện có. 9 loại vật liệu Sumitech giới thiệu sau đây được Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ bình chọn là Top 9 loại vật liệu mới có thể làm thay đổi ngành sản xuất. Cùng Sumitech khám phá ngay.

1. Titanium Fluoride Phosphate

Các nhà nghiên cứu của Trung tâm Khoa học và Công nghệ Năng lượng Skoltech ở Moscow đã tạo ra một vật liệu titan florua phốt phát để dùng làm vật liệu catot mới. Với tiềm năng điện hóa mạnh mẽ và độ ổn định ở dòng điện/phóng điện cao, tốt hơn so với các vật liệu catot tiêu chuẩn hiện nay là lithium và coban vốn đắt tiền và nguồn nguyên liệu đang dần suy kiệt.

2. Sợi nano xenlulo

Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Thụy Điển đã phát triển một loại vật liệu siêu bền, đó chính là sợi nano xenlulo từ gỗ, chúng có khả năng phân hủy sinh học. Cấu trúc nano độc đáo của vật liệu cung cấp độ cứng kéo 86 Giga Pascal và độ bền kéo 1,57 Giga Pascal – cứng hơn 8 lần so với tơ nhện, được coi là vật liệu sinh học mạnh nhất và mạnh hơn thép tính theo trọng lượng. Vật liệu nhẹ này có thể là một chất thay thế cho nhựa, chúng rất thân thiện với môi trường..

3. Self-Healing Gel

Vật liệu gel được làm từ polyme aminopropyl methacrylamide (APMA), glucose, glucose oxidase và lục lạp liên tục phản ứng với carbon dioxide từ không khí để giãn nở và trở nên mạnh hơn theo thời gian. Nó là vật liệu cố định carbon đầu tiên tồn tại bên ngoài các sinh vật sinh học. Trưởng nhóm nghiên cứu Michael Strano, giáo sư kỹ thuật hóa học tại MIT, cho biết: “Tạo ra một vật liệu có thể tiếp cận nguồn carbon dồi dào xung quanh chúng ta là một cơ hội đáng kể cho khoa học vật liệu.

4. Hợp kim vàng-bạch kim

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia đã tạo ra một hợp kim vàng-bạch kim có khả năng chống mài mòn gấp 100 lần so với thép cường độ cao, ngay cả ở nhiệt độ cao. Độ ổn định nhiệt tuyệt vời của vật liệu này đạt được bằng cách thay đổi năng lượng ở cấp độ nguyên tử. Dưới áp lực, hợp kim tạo ra carbon giống kim cương của chính nó, có thể hoạt động như một chất bôi trơn.

5. Bọt kim loại tổng hợp

Bọt kim loại tổng hợp – Composite metal foams (CMF) cấu tạo bởi các hình cầu rỗng, bằng kim loại như thép hoặc titan, được nhúng trong một ma trận kim loại, thường được làm từ thép hoặc nhôm. Thử nghiệm đã chỉ ra rằng CMF “thép-thép”, được gọi như vậy bởi vì cả khối cầu và ma trận đều được làm bằng thép, có khả năng chống cháy tốt hơn nhiều so với một tấm thép đặc. Ngoài ra, tấm CMF thép-thép chỉ có trọng lượng bằng một phần ba trọng lượng của tấm thép đặc. Do đó, CMF được coi là một vật liệu hứa hẹn để bảo vệ các vật liệu nhạy cảm với nhiệt trong quá trình vận chuyển và lưu trữ, chẳng hạn như chất nổ.

6. Spider Silk

Spder Silk – Tơ nhện đã được coi là một trong những vật liệu mạnh nhất trên thế giới. Hiện các nhà khoa học đã phát hiện ra một tính năng cơ học độc đáo khác: trên một mức độ ẩm nhất định trong không khí, các sợi tơ nhện đột nhiên co lại và xoắn lại. Quá trình này – được gọi là siêu co – tạo ra lực xoắn đủ để có thể cạnh tranh với các vật liệu khác để sử dụng làm thiết bị truyền động hoặc các loại thiết bị điều khiển khác.

7. Shrilk – Nhựa sinh học

Lấy cảm hứng từ lớp vỏ kitin của côn trùng, các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Lấy cảm hứng Sinh học Wyss của Đại học Harvard đã tạo ra “Shrilk”, một loại “nhựa” có thể phân hủy sinh học. Bao gồm chitosan, một thành phần trong vỏ tôm, và một protein tơ gọi là fibroin, lớp vỏ này cứng như nhôm và nhẹ hơn 50%. Tính tương thích sinh học, tính linh hoạt và sức mạnh của nó làm cho nó trở thành vật liệu hấp dẫn cho các thiết bị y tế cấy ghép và kỹ thuật mô.

8. Bê tông cacbon – Vật liệu mới ngành Xây dựng

Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu cách gia cố bê tông bằng sợi carbon để tăng cường sức mạnh và độ bền. Một ưu điểm lớn của carbon là nó không bị oxy hóa. Ngược lại với bê tông cốt thép, có thể bị gỉ và xuống cấp kết cấu. Thêm carbon vào bê tông làm tăng khả năng chịu tải của nó lên năm hoặc sáu lần so với bê tông cốt thép truyền thống, nhẹ hơn bốn lần và có tuổi thọ dài hơn đáng kể. Đây thực sự là vật liệu mới hứa hẹn sẽ được ứng dụng nhiều trong ngành xây dựng.

9. Aerogel

Aerogel là một vật liệu siêu nhẹ và xốp, được tổng hợp bằng cách thay thế chất lỏng trong gel bằng chất khí. Kết quả thu được là một chất rắn có mật độ cực thấp và độ dẫn nhiệt thấp. Aerogel có thể được làm từ nhiều loại hợp chất hóa học, chẳng hạn như alumin, crom, oxit thiếc hoặc cacbon,… Nó đủ mạnh để chịu được 20.000 lần trọng lượng của chính nó. Aerogel có dạng xốp hở (khí trong aerogel không bị mắc kẹt bên trong các túi rắn) và có các lỗ có đường kính trong khoảng từ <1 đến 100 nanomet. Khả năng dẫn nhiệt cực thấp cũng làm cho nó trở thành vật liệu cách nhiệt hiệu quả.

Khi Công nghiệp 4.0, Internet of Things và công nghệ nano chiếm vị trí trung tâm, các kỹ sư, nhà khoa học và các nhà nghiên cứu khác sẽ tiếp tục đẩy mạnh các giới hạn của khoa học vật liệu, tạo ra nhiều vật kiệu mới. Những tiến bộ về vật chất không chỉ giúp cải thiện những loại sản phẩm mà còn nâng cao cơ hội để tạo ra một thế giới lành mạnh và bền vững hơn.

Theo dõi fanpage Sumitech để cập nhật thêm nhiều thông tin hữu ích.