Buzz
Cứng cáp, bền chắc mà lại nhẹ nhàng!
Đồ in 3D thường là các mô hình nhỏ, được sử dụng cho mục đích nghiên cứu cấu trúc kiến trúc hoặc trưng bày và đồ chơi. Tuy nhiên, chúng thường mỏng manh dễ vỡ. Ít ra là vậy cho đến khi các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice tìm ra phương pháp in 3D mới, cho phép đồ nhựa trở nên cứng cáp và bền chắc gần như kim cương.
Cấu trúc nhựa này được xây dựng từ các ống nano carbon đan chéo nhau theo hình zig-zag một cách có tính toán, giúp khối nhựa chịu được va đập mạnh. Mặc dù vậy, khối rắn vẫn duy trì được tính chất linh hoạt của nhựa.
Cục nhựa siêu rắn này mang hình dáng “tubulane”, một cấu trúc hiển vi chỉ tồn tại trong lý thuyết, được tạo thành từ các ống nano carbon đan vào nhau. Theo các nhà khoa học Ray Baughman và Douglas Galvão, cấu trúc tubulane được dự đoán sẽ có những đặc tính đặc biệt.
Tubulane có thể là chìa khóa để tạo ra vật liệu nhẹ nhưng cực kỳ bền chắc. Tuy nhiên, cho đến nay, khoa học vẫn chưa tạo ra một vật liệu tubulane hoàn chỉnh, khó khăn trong việc sản xuất ống nano carbon đã cản trở sự phát triển của ngành khoa học vật liệu.
Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các đặc tính của tubulane không chỉ áp dụng cho cấu trúc ở kích thước nguyên tử. Trong một báo cáo mới được công bố trên tạp chí Small, các chuyên gia tại Đại học Rice đã phát hiện ra rằng những cấu trúc phức tạp này có thể tồn tại ở quy mô lớn hơn, đủ lớn để chế tạo bằng máy in 3D. Ngay cả khi ở kích thước lớn, các tính chất bền chắc vẫn được duy trì.
Những nhà khoa học đã sử dụng hai khối nhựa để thử nghiệm, một khối làm từ polymer hoàn toàn cứng và một khối được làm từ nhựa in 3D với cấu trúc tubulane. Sau đó, họ đặt chúng vào tình huống va đập từ một vật thể di chuyển ở vận tốc 5,8 km/giây. Khối nhựa cứng không bị hủy hoại, nhưng viên đạn để lại một vết lõm lớn trên bề mặt và làm nứt toàn bộ khối, trong khi khối với cấu trúc tubulane chỉ chịu ảnh hưởng ở lớp nhựa bên trong - tức là mọi lớp nhựa phía sau lớp này vẫn giữ nguyên.
Nếu nói đến các ngành có thể áp dụng vật liệu vừa chắn chắn vừa nhẹ, có lẽ sẽ mất rất nhiều thời gian. Tuy nhiên, nếu nghĩ tới giáp chống đạn trong lĩnh vực quân sự hoặc vệ tinh/tàu vũ trụ trong ngành hàng không vũ trụ, cấu trúc tubulane sẽ nhanh chóng được nhắc đến. Với các đặc tính đặc biệt và phương pháp sản xuất độc đáo, cấu trúc tubulane có thể thay đổi cả công nghệ in 3D.
