Vật liệu mới phá vỡ mọi giới hạn về độ cứng nhưng lại vô cùng nhẹ

Vật liệu mới phá vỡ mọi giới hạn về độ cứng nhưng lại vô cùng nhẹ

Bất động sản Vật liệu
Mất:3 phút, 5 giây để đọc

Các nhà khoa học đã chứng minh rằng siêu vật liệu 3D mới được thiết kế của họ là vật liệu đầu tiên đạt đến giới hạn lý thuyết về độ cứng – đó là  Isomax.

 Isomax

 Isomax

Vật liệu  này có thành phần bọt biển cứng; được hình thành bởi các đơn vị lặp lại có hình dạng hình học. Loại cấu trúc này là một ví dụ về vật liệu không đồng nhất (vật liệu bao gồm các thành phần khác nhau). Mặc dù Isomax phần lớn chứa đầy không khí và không gian trống; nó thực sự là vật liệu tổng hợp cứng nhất từng được thiết kế.

“Cấu trúc hình học Isomax có độ cứng lớn nhất theo mọi hướng”; Jonathan Berger – một nhà khoa học vật liệu tại khuôn viên Santa Barbara giải thích.

Berger lần đầu tiên đề xuất ý tưởng thiết kế Isomax vào năm 2015, khi ông đang tìm kiếm vật liệu có độ cứng và trọng lượng nhẹ nhất. Ý tưởng hình thành vật liệu là tìm ra một cấu trúc 3D với các ngăn lặp lại (chẳng hạn như tổ ong) cứng nhất có thể và chống va đập.

>>> Tham khảo thêm các bài viết về vật liệu

Cấu trúc hình học của Isomax

Cấu trúc hình học của Isomax

 

Gần đây, Berger và nhóm của ông đã sao lưu mô hình máy tính của họ bằng một phép tính mới trong một báo cáo; cho thấy hình học của Isomax lần đầu tiên đạt đến giới hạn độ cứng. Giới hạn này được xây dựng bởi một định lý gọi là giới hạn Hashin – Shtrikman.

Isomax vẫn chưa bước vào giai đoạn sản xuất, nhưng điều làm nên chất liệu khó là sự kết hợp lý thuyết của hai hình dạng cơ bản: tam giác và chữ thập. Isomax đã sử dụng hai chủ đề này để lặp lại các ngăn; chúng tạo thành nhiều kim tự tháp nhỏ được gia cố bởi các bức tường bên trong.

Theo các nhà nghiên cứu; các bức tường giao nhau là cấu trúc lý tưởng để chống lại ảnh hưởng của tác động trực tiếp; và hình dạng kim tự tháp cung cấp sự ổn định; và chống lại lực cắt theo hướng ngược lại.

Do được tạo thành từ các ngăn nên Isomax phần lớn là không gian trống; và bọt biển làm cho nó trở nên vô cùng nhẹ, Berger mô tả nó như là “loại bọt biển hiệu quả nhất trong vũ trụ”.

Quá trình nghiên cứu và ứng dụng

Bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu là tìm hiểu thêm về khả năng của siêu vật liệu này trong thực tế.

Phân tích thí nghiệm sẽ cho phép họ kiểm tra độ cứng vật lý của Isomax trong phòng thí nghiệm; và họ cũng đang xem xét quy trình sản xuất ra loại vật liệu này.

Một khi được đưa vào sản xuất; nhóm nghiên cứu dự đoán Isomax sẽ được sử dụng vào mọi thứ trong đời sống từ bao bì đến các bộ phận giả trên cơ thể (như tay giả, chân giả).

“Nó cũng là loại vật liệu tuyệt vời cho cách âm và cách nhiệt”; Haydn N.G.Wadley, một trong những nhà nghiên cứu đến từ Đại học Virginia cho biết.

Qua đây có thể ứng dụng cho vật liệu này như một tấm dán cách âm; và cách nhiệt và sẽ tìm thêm những ứng dụng thực tế liên quan đến vật liệu này. Joon xin chia sẻ đến các bạn bài viết về vật liệu cứng nhất; nhưng lại vô cùng nhẹ vì nó có cấu tạo đặc biệt.

Nguồn: khoahoc.tv

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Bài đặc sắc