Vinamilk

Phần Lan sáng chế thành công thủy tinh dẻo có thể uốn cong được như kim loại

(SHTT) - Đại học Tampere Phần Lan cùng các nhà nghiên cứu Erkka Frankberg mới đây đã tuyên bố chế tạo thành công một loại thủy tinh mới có độ bền dai gấp nhiều lần thủy tinh thông thường. Chất liệu thủy tinh này có khả năng uống dẻo và kéo dãn như giống như kim loại.

Thủy tinh là loại vật liệu được định nghĩa với các đặc tính vật lý bao gồm: rắn, trong suốt, có nguồn gốc silicat và thường được dùng trong xây dựng hoặc làm đồ gia dụng. Tuy nhiên, nhược điểm của thủy tinh là dễ gãy vỡ thành các mảnh nhọn sắc dưới tác dụng của lực hay nhiệt một cách đột ngột khiến việc sử dụng loại vật liệu này có nhiều hạn chế. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà nghiên cứu Phần Lan đã chế tạo ra một loại thủy tinh có khả năng chịu lực tốt hơn nhiều với thủy tinh truyền thống.

1

Vật liệu này mang đặc tính của thủy tinh nhưng có thể uốn dẻo được như kim loại 

trong một bài báo khoa học được đăng tải trên tạp chí Science, tiến sĩ Frankberg, trưởng nhóm nghiên cứu nói: “Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi đã phát hiện ra một phương pháp để sản xuất thủy tinh dẻo. Nói cách khác, thủy tinh của chúng tôi bền và dai hơn thủy tinh thông thường. Loại thủy tinh này không thể bị vỡ, mà chỉ có thể bị uốn cong như bạn uốn cong một thanh nhôm. Nếu bạn đặt một áp lực đủ lớn lên bề mặt thủy tinh truyền thống, chúng nhất định sẽ bị vỡ”.

Nghiên cứu của Tiến sĩ Frankberg nhận được sự hỗ trợ của rất nhiều đồng tác giả đến từ Phần Lan, Pháp, Ý, Áo, Na Uy và Hoa Kỳ. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật lắng đọng xung laser để chuyển vật liệu alumina (Al2O3) sang một trạng thái giống thủy tinh. Các quy trình sản xuất thủy tinh truyền thống không thể được áp dụng cho oxit nhôm vì nó dễ dàng chuyển thành dạng tinh thể. Giải pháp là phải làm nguội vật liệu cực nhanh từ nhiệt độ cao, ngăn sự kết tinh không xảy ra.

Muốn thủy tinh có được độ dẻo, điều tiên quyết là nó phải cực kỳ tinh khiết và hoàn hảo. Sự hiện diện của bất kỳ khiếm khuyết nào, chẳng hạn như chỉ một vết nứt, bong bóng hoặc tạp chất, đều có thể khiến chúng bị gãy.

Tiến sĩ Frankberg giải thích: "Cả nhôm và oxy đều có trữ lượng rất dồi dào trên Trái Đất, nhưng mục tiêu của chúng tôi là phải cho ra được một quy trình sản xuất độc đáo, để tạo được loại thủy tinh với các tính chất mà chúng tôi mong muốn. Thủy tinh được sản xuất cũng cần phải đủ tinh khiết và hoàn hảo, điều này mang đến một thách thức lớn hơn cho nghiên cứu này".

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm bằng cách tạo ra một màng mỏng thủy tinh và đè thử nó dưới các áp lực cơ học. Kết quả cho thấy màng này thể hiện tính chất dẻo như kim loại, nhưng bản chất nó vẫn là thủy tinh. Họ đã kéo giãn và ép nén màng thủy tinh đó, kết quả là nó có thể chịu được lực tác động mà không bị vỡ như bình thường.

2

Nhóm nghiên cứu đã thử đè màng mỏng thủy tinh dẻo dưới các áp lực cơ học. 

Tiến sĩ Frankberg nói: “Bằng cách thực hiện các thử nghiệm kết hợp nén và trượt cắt, chúng tôi đã có thể chứng minh rằng vật liệu này cũng có khả năng điều chỉnh lực trượt”.

Tuy đã chế tạo thành công loại thủy tinh mới, nhưng các quy trình và công đoạn chế tạo thủy tinh dẻo của Tiến sĩ Frankberg sẽ phải được tinh chỉnh và phát triển thêm. Để có thể triển khai được trên quy mô công nghiệp sản xuất hàng loạt và giảm giá thành, việc chế tạo ra loại vật liệu này cần dễ dàng và khoa học hơn. Thủy tinh dẻo trong tương lai không xa sẽ trở thành giải pháp bền vững khắc phục cho nhược điểm của thủy tinh truyền thống.

 

Ngọc Hương