Giải mã màn ảo thuật kim loại "biến hình" đang rất được khoa học ưa chuộng

Cho dù bị biến dạng như thế nào, chỉ cần đặt trong môi trường nhiệt độ thích hợp là kim loại này sẽ trở về hình dáng ban đầu một cách kỳ diệu.

Trước khi bắt đầu, chúng ta hãy cùng xem qua bức ảnh dưới đây.

Chắc hẳn bạn sẽ nghĩ bức ảnh này là một kỹ xảo, vì mẩu kim loại kia đang "ngoằn ngoèo" bỗng trở thành cái ghim kẹp giấy? Thế nhưng thực tế không phải vậy, mà đó chỉ đơn thuần là đặc tính của một hợp chất kim loại có tên gọi Nitinol.

Nitinol là gì?

Nitinol là một trong các Hợp kim nhớ hình (Shape memory alloys – SMA) phổ biến nhất. SMA lần đầu được vô tình phát hiện vào năm 1961 bởi William J. Buehler, một nhà nghiên cứu người Mỹ.

Loại hợp kim SMA khi ấy có từ sự kết hợp giữa Nickel và Titanium, nhưng lại được phát hiện tại phòng thí nghiệm Buehler làm việc là Naval Ordnance Laboratory (NOL) nên mới có tên Nitinol.

Tại sao Nitinol có thể "ghi nhớ" hình dạng ban đầu trước khi bị biến dạng?

Tiến sĩ Frederick E. Wang, một chuyên gia trong ngành vật lý tinh thể, là người đầu tiên chỉ ra rằng chính các thay đổi trong cấu trúc ở cấp độ nguyên tử đã giúp Nitinol nói riêng và các SMA nói chung có thể "ghi nhớ" hình dạng.

Một cách hiểu khác, thì Nitinol có thể ghi nhớ hình dạng theo quy luật chuyển biến giữa các pha, trong đó mỗi pha là một sự thay đổi trong cách sắp xếp cấu trúc nguyên tử.

Ví dụ ở trường hợp của Nitinol, hợp kim được làm lạnh sẽ chuyển sang pha lạnh - martensitic, nếu làm nóng lên sẽ lại về pha nóng - austenitic.

Nếu ban đầu Nitinol được làm nóng - chuyển sang pha austenitic - và được tạo hình, đó sẽ là bước ghi nhớ. Khi làm lạnh - pha martensitic - dù bạn có bẻ cong, quấn rối nó như thế nào thì khi được làm nóng lên, nó vẫn trở về hình dạng như cũ mà thôi.

Đó là nguyên lý của hiệu ứng nhớ hình (shape memory effect) trên kim loại ngày nay được ứng dụng rất rộng rãi.

Đặc tính và ứng dụng của Nitinol

Trước khi Nitinol trở nên phổ biến, đã có rất nhiều ảo thuật gia sử dụng vật liệu này làm đạo cụ cho các màn trình diễn của mình. Một trong những màn ảo thuật phổ biến nhất thời xưa với sự góp mặt của Nitinol là "bẻ cong chiếc thìa trong nước" (tất nhiên là nước nóng).

Trong sản xuất, Nitinol có tính dẫn điện và gia công cơ khí rất tốt. Bên cạnh đó, nhờ lớp oxit titan bảo vệ bề mặt, Nitinol có độ bền rất lâu và khả năng chống ăn mòn cao.

Hơn nữa Nitinol cũng là hợp kim có tính dẻo dai. Kể cả trong quá trình trở lại hình dáng ban đầu nếu gặp phải lực cản, vật liệu này sẽ tạo ra một lực đủ lớn để vượt qua lực cản đó.

Với những khả năng bá đạo như vậy, Nitinol trở thành vật liệu tuyệt hảo khi ứng dụng làm những công cụ y học như chỉnh hình răng, tạo bộ lọc, ống đỡ động mạch, neo xương... Loại vật liệu này dự tính có thể thay thế thép không gỉ trong lĩnh vực này.

Với những ứng dụng trên, Nitinol không chỉ phục vụ trong lĩnh vực giải trí mà còn là một vật liệu sản xuất vô cùng hữu dụng trong cuộc sống hàng ngày. Và riêng với khoa học, ứng dụng của Nitinol còn được cho là vô biên nữa cơ.

TIN CŨ HƠN
Những khả năng đặc biệt của con người khiến khoa học phải “nể phục”

Những khả năng đặc biệt của con người khiến khoa học phải “nể phục”

Con người có những khả năng đặc biệt mà đến khoa học cũng phải "lắc đầu ngao ngán" không lý giải được.

Đăng ngày: 22/09/2025
Thăm quan hệ thống cối xay gió 1.000 năm vẫn chạy tốt của người Iran

Thăm quan hệ thống cối xay gió 1.000 năm vẫn chạy tốt của người Iran

Người Ba Tư cổ đại đã xây dựng nên những chiếc cối xay gió hơn 1.000 năm trước, và tới nay chúng vẫn hoạt động.

Đăng ngày: 19/09/2025
Kinh ngạc những địa điểm “ngoài hành tinh” trên trái đất

Kinh ngạc những địa điểm “ngoài hành tinh” trên trái đất

Những địa điểm "ngoài hành tinh" nổi tiếng ở Anh dưới đây có khung cảnh độc đáo, lạ kỳ như vùng đất ở hành tinh khác.

Đăng ngày: 17/09/2025
Những đồ vật tiềm ẩn khả năng gây nổ ở ngay cạnh chúng ta

Những đồ vật tiềm ẩn khả năng gây nổ ở ngay cạnh chúng ta

Dù là vật dụng nhỏ nhưng chúng thực sự là "quả bom nổ chậm", gây thiệt hại đến tính mạng bạn.

Đăng ngày: 15/09/2025
Top 19 món ăn kinh dị nhất hành tinh

Top 19 món ăn kinh dị nhất hành tinh

Những món ăn kinh dị, khủng khiếp nhất từ chuột bao tử đến ếch sinh tố.... nhiều người chỉ nhìn hoặc ngửi thôi đã phát nôn, thế nhưng đây đều là những món ăn truyền thống của nhiều nước trên thế giới.

Đăng ngày: 14/09/2025
Cách sống sót khi nhảy từ nhà cao tầng đang cháy

Cách sống sót khi nhảy từ nhà cao tầng đang cháy

Giảm độ cao hết mức và tăng các vật dụng ném xuống làm đệm là bí quyết giúp bạn sống sót khi mắc kẹt trong đám cháy nhà cao tầng.

Đăng ngày: 14/09/2025
Các cơn bão được đặt tên như thế nào?

Các cơn bão được đặt tên như thế nào?

Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization - WMO), các cơn bão nhiệt đới được đặt tên theo quy tắc ở từng khu vực.

Đăng ngày: 12/09/2025
Khoa Học News