Loại vật liệu mới được chứng minh đạt đến giới hạn của độ cứng, lại vô cùng nhẹ
Được gọi là Isomax, loại vật liệu này có thành phần bọt biển cứng, được tạo thành bằng cách lặp đi lặp lại các tế bào có dạng hình học. Những Cấu trúc như thế này là một ví dụ về loại vật liệu không đồng nhất (vật liệu được tạo thành từ các thành phần khác nhau), mặc dù Isomax phần lớn được lấp đầy bởi không khí và không gian trống, nó thực sự là loại vật liệu tổng hợp cứng nhất từng được thiết kế.
"Cấu trúc hình học của Isomax được tối đa hóa về độ cứng ở mọi hướng", nhà khoa học vật liệu Jonathan Berger từ UC Santa Barbara giải thích.
Berger hình thành ý tưởng thiết kế Isomax lần đầu tiên vào năm 2015, khi ông đang tìm kiếm một loại vật liệu có độ cứng lớn nhất và nhẹ nhất có thể. Ý tưởng để hình thành vật liệu là tìm một cấu trúc 3D có các ngăn được lặp đi lặp lại (chẳng hạn như tổ ong), có được độ cứng nhất có thể và khả năng chống va đập.
Loại vật liệu mới đạt giới hạn của độ cứng, lại vô cùng nhẹ
Vật liệu này được tạo thành bằng cách lặp đi lặp lại các tế bào có dạng hình học.
Mới đây, trong một báo cáo, Berger và nhóm nghiên cứu của ông đã sao lưu lại mô hình máy tính của họ với các tính toán mới cho thấy, lần đầu tiên cấu trúc hình học của Isomax đã đạt đến giới hạn của độ cứng (giới hạn này được xây dựng bởi một định lý được gọi là giới hạn Hashin-Shtrikman).
"Có rất nhiều phản hồi tích cực về nó (năm 2015)", Berger nói "nhưng với tư cách là một nhà khoa học, đó chỉ là những cái vẫy tay đến khi nào bạn có thể thật sự tạo ra được nó".
Isomax chưa được đưa vào sản xuất, nhưng thứ làm cho loại vật liệu này cứng như vậy về mặt lý thuyết chính là sự kết hợp của hai hình dạng cơ bản: một tam giác và một hình chữ thập. Sử dụng hai mô-típ này, Isomax lặp đi lặp lại các ngăn tạo thành rất 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 hoàn hảo để chống những tác động va đập trực tiếp, trong khi các hình dạng kim tự tháp tạo ra sự ổn định và chống lại các lực cắt từ các hướng đối lập.
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".
"Nó có tính đối xứng nhất định, được sắp xếp lại với nhau và đạt đến giới hạn về lý thuyết độ cứng, không hề có loại vật liệu nào giống như vật", ông giải thích năm 2015.
Isomax là loại vật liệu tuyệt vời cho cách âm và cách nhiệt.
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.
- Chó robot có thể tự vệ khi bị người tấn công (Thứ sáu, 22:45:01 08/01/2021)
- Hệ thống bơm không dùng điện đưa nước lên độ cao 1.300m (Thứ tư, 21:35:05 30/12/2020)
- Căn nhà kỳ lạ gập lại mang đi lắp đặt chỉ trong 3 giờ (Thứ năm, 23:00:07 24/12/2020)
- Xương động vật tạo cảm hứng cho thiết kế pin mới (Thứ Hai, 22:00:01 14/12/2020)
- Nhà vật lý nghĩ ra cách tạo màng lọc khẩu trang cấp độ N95... (Thứ bảy, 22:15:00 05/12/2020)
- Điện thoại thông minh kháng khuẩn đầu tiên trên thế giới (Thứ năm, 17:27:07 26/11/2020)
- Xuất hiện robot AI Việt Nam được nhận định vượt xa Sophia:... (Thứ tư, 21:17:08 25/11/2020)
- Phương pháp đột phá trong tái chế nhựa đa lớp (Thứ tư, 17:45:00 25/11/2020)
- Lần đầu chế tạo loại vải có thể tự thay đổi hình dạng (Thứ tư, 22:00:06 16/09/2020)
- Phát minh ra thiết bị "quang hợp nhân tạo" không cần... (Thứ Ba, 11:25:07 01/09/2020)
- Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn ngưng gội đầu trong vòng một năm?
- 7 thảm họa thiên nhiên có thể sắp xảy ra
- Sự thật về chế độ máy bay và 20 bí mật về điện thoại của bạn
- 7 bí ẩn trên Trái đất đã khiến khoa học đau đầu cả nghìn năm qua mà vẫn chưa có lời giải
- Các nhà thiên văn học bó tay trước sự tồn tại của hành tinh này
-
Cơ hội hiếm hoi quan sát hành tinh màu xanh da trời vài ngày tới
Thứ tư, 20:00:05 20/01/2021
-
EU cho hay: "Sâu bột an toàn, người có thể ăn được"
Thứ Ba, 23:30:08 19/10/2021
-
Hệ sao kỳ quái chưa từng thấy cách Trái đất 1.800 năm ánh sáng
Thứ Ba, 22:50:09 19/01/2021
-
Loài người có thể đơn độc trong vũ trụ
Thứ Ba, 22:35:07 19/01/2021
-
Chuyện về con nhện đi săn nhện: Thạo binh pháp như "Gia Cát Lượng", đầy mưu hèn kế bẩn để săn mồi bằng mọi giá
Thứ Ba, 21:27:08 19/01/2021
-
Bức thư tiết lộ những năm cuối đời đầy đau đớn của Napoléon
Thứ năm, 21:35:08 14/01/2021
-
Tàu chở hàng SpaceX lần đầu tự động tách khỏi trạm ISS
Thứ năm, 21:16:05 14/01/2021
-
Phát hiện chuẩn tinh cách Trái đất hơn 13 tỷ năm ánh sáng
Thứ năm, 20:45:03 14/01/2021