Kim loại siêu cứng giúp chế tạo phi thuyền không gian tương lai

Tàu vũ trụ tương lai có thể được chế tạo từ kim loại siêu cứng và siêu nhẹ mới. Ảnh: NASA.

Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature hôm 23/12, các nhà khoa học vật liệu tại Đại học California – Los Angeles (UCLA), Mỹ, chế tạo thành công một hợp kim siêu cứng và siêu nhẹ. Tỷ lệ độ cứng trên khối lượng của hợp kim vượt xa so với hầu hết những hợp kim đang được sử dụng hiện nay.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh sự ra đời của loại hợp kim đặc biệt này chỉ là khởi đầu cho hàng loạt phát minh đột phá khác về vật liệu mới, sau khi họ làm chủ được kỹ thuật phân tán đều các hạt nano trong kim loại mà không biến đổi cấu trúc ban đầu của kim loại.

“Về lý thuyết, các hạt nano có thể tăng cường độ bền của kim loại mà không làm giảm độ đàn hồi của chúng, đặc biệt đối với kim loại nhẹ như magie. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên các hạt nano gốm được phân tán thành công trong kim loại nóng chảy”, giáo sư Xiaochun Li tại UCLA cho biết.

“Sử dụng nguyên lý pha tạp và kỹ thuật xử lý vật liệu, kết quả nghiên cứu của chúng tôi mở ra một phương pháp mới để nâng cao hiệu quả hoạt động của nhiều kim loại khác nhau, đáp ứng những thách thức về năng lượng và phát triển bền vững của xã hội hiện nay”, Li nói.

Sau khi xử lý, các nhà nghiên cứu đã thử pha trộn một lượng lớn hạt nano vào magie. Vật liệu thu được cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ bền, độ cứng, độ đàn hồi, và khả năng chịu nhiệt.

Nghiên cứu trước đó cho thấy các hạt nano gốm sau khi đưa vào kim loại có xu hướng tập trung lại với nhau thay vì phân tán đồng đều, khiến kim loại cứng hơn nhưng độ đàn hồi lại giảm. Nhóm nghiên cứu giải quyết vấn đề này bằng cách phân tán các hạt nano trong hợp kim nóng chảy của magie và kẽm.

Magie là kim loại dồi dào trong tự nhiên, cho phép ứng dụng công nghệ trên quy mô lớn. Các nhà khoa học hy vọng có thể nhanh chóng phát triển các ứng dụng công nghiệp của kim loại mới. “Các kết quả chúng tôi thu được cho đến nay chỉ là lớp vỏ bên ngoài của kho báu ẩn giấu một thế hệ kim loại mới với những đột phá về tính chất và chức năng”, Li khẳng định.