Với các vật liệu làm thành kính, độ cứng và bền là những vấn đề quan trọng được ưu tiên lên hàng đầu. Có rất nhiều các nghiên cứu để làm ra kính từ những vật liệu khác nhau để tìm ra loại bền nhất. Mới đây, các nhà khoa học đến từ Đại McGill ở Montreal đã nghiên cứu và phát triển ra một loại kính có độ bền và độ cứng hơn. Và điều đặc biệt là nghiên cứu này được lấy cảm hứng từ vỏ sò. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu và khám phá chi tiết hơn về loại kính đặc biệt này qua bài viết dưới đây.
Nghiên cứu loại kính có khả năng chống vỡ gấp 5 lần kính thông thường
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.
Thay vì vỡ thành nhiều mảnh khi chịu tác động mạnh, vật liệu mới dễ uốn giống nhựa. Có thể dùng nó để cải tiến màn hình điện thoại 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. Hơn nữa còn không 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.
Lấy ý tưởng từ tự nhiên, nhóm nghiên cứu tạo ra vật liệu tổng hợp từ kính và acrylic mô phỏng xà cừ. “Tự nhiên là bậc thầy của thiết kế. Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu sinh học và hiểu rõ chúng hoạt động như thế nào. Từ đó sẽ truyền cảm hứng cho những vật liệu mới”, Ehrlicher chia sẻ. Ông giải thích xà cừ có độ cứng của vật liệu rắn và độ bền của vật liệu mềm. Xà cừ cấu tạo từ các mẩu vật liệu cứng xen kẽ với protein mềm có tính đàn hồi cao. Cấu trúc này tạo ra độ bền vượt trội, khiến xà cừ dẻo gấp 3.000 lần vật liệu cấu thành.
Tái tạo lại cấu trúc của xà cừ
Các nhà nghiên cứu mô phỏng lại cấu trúc của xà cừ với các lớp mảnh kính và acrylic. Họ tạo ra một vật liệu đục có độ bền đặc biệt cao, dễ sản xuất với chi phí rẻ. Sau đó, họ tiến xa hơn khi biến vật liệu tổng hợp thành trong suốt về mặt quang học. “Bằng cách điều chỉnh chiết xuất của acrylic, chúng tôi làm nó hòa lẫn vào lớp kính để vật liệu thực sự trong suốt”, trưởng nhóm Ali Amini, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở Đại học McGill, cho biết.
Giáo sư Ehrlicher cho biết: “Cho đến nay vẫn có sự đánh đổi giữa độ bền cao, độ dẻo dai và độ trong suốt. Vật liệu mới của chúng tôi không chỉ cứng hơn kính thông thường ba lần, mà còn chống vỡ tốt hơn gấp hơn năm lần.”
Xà cừ bao gồm các tiểu cầu hình lục giác chứa các tinh thể aragonit. Đây là một dạng canxi cacbonat. Chúng được sắp xếp thành phiến mỏng song song liên tục, giống như một bức tường gạch.
Bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu là cải thiện loại kính không thể vỡ. Cách làm là sẽ 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.
