Kính kim cương siêu cứng có độ dẫn nhiệt cao nhất

Các chuyên gia dùng áp suất biến đổi một vật liệu carbon thành loại kính mới có tiềm năng đưa vào sản xuất hàng loạt với tính ứng dụng cao.

Nhóm nghiên cứu quốc tế tổng hợp loại kính carbon mới siêu cứng với tiềm năng ứng dụng dồi dào trong các thiết bị và đồ điện tử. Đây là loại kính cứng nhất với độ dẫn nhiệt cao nhất trong số các vật liệu kính hiện nay. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature hôm 24/11.

Kính kim cương siêu cứng có độ dẫn nhiệt cao nhất
Quá trình xử lý với nhiệt độ thấp và áp suất cao trong phòng thí nghiệm có thể biến vật liệu buckyball thành kính kim cương siêu cứng. (Ảnh: Shutterstock)

Cách các nguyên tử liên kết hóa học với nhau và sự sắp xếp cấu trúc của chúng quyết định tính chất vật lý của một vật liệu, bao gồm cả những tính chất có thể quan sát bằng mắt thường và những tính chất chỉ được hé lộ qua phân tích khoa học.

Loading...

Carbon dẫn đầu về khả năng tạo thành các cấu trúc ổn định, dù đứng một mình hay kết hợp với nguyên tố khác. Một số dạng carbon có cách tổ chức tinh vi với các mạng tinh thể lặp lại. Số khác có trật tự hỗn loạn hơn, được gọi là vô định hình. Loại liên kết giúp gắn kết vật liệu gốc carbon sẽ quyết định độ cứng. Ví dụ, than chì mềm có các liên kết hai chiều còn kim cương cứng có các liên kết ba chiều.

"Tổng hợp vật liệu carbon vô định hình với liên kết ba chiều là mục tiêu đã tồn tại từ lâu. Mấu chốt là tìm ra vật liệu ban đầu thích hợp để biến đổi bằng áp suất", Yingwei Fei, chuyên gia tại Viện Khoa học Carnegie, thành viên nhóm nghiên cứu, giải thích.

"Suốt nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu tại Carnegie đã đi đầu trong lĩnh vực này. Chúng tôi sử dụng những kỹ thuật phòng thí nghiệm để tạo ra áp suất cực lớn, từ đó chế tạo vật liệu mới hoặc mô phỏng những điều kiện giống như ở sâu bên trong các hành tinh", Richard Carlson, giám đốc Phòng thí nghiệm Hành tinh và Trái Đất tại Viện Khoa học Carnegie, cho biết.

Do nhiệt độ nóng chảy quá cao, kim cương không thể dùng làm vật liệu ban đầu để tổng hợp loại kính giống kim cương. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi chuyên gia Bingbing Liu và Mingguang Yao tại Đại học Cát Lâm đã tạo ra đột phá bằng cách sử dụng dạng carbon gồm 60 phân tử xếp lại thành một quả cầu rỗng. Vật liệu này được gọi là buckyball và từng mang về giải Nobel danh giá.

Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia đã nung nóng nó vừa đủ để làm sụp đổ cấu trúc giống quả bóng đá của buckyball, gây ra sự mất trật tự, sau đó biến carbon thành kim cương tinh thể dưới áp suất. Nhóm nghiên cứu sử dụng máy ép dung tích lớn để tổng hợp loại kính giống kim cương. Họ xác nhận các đặc tính của nó bằng nhiều kỹ thuật tiên tiến chuyên dùng để tìm hiểu cấu trúc nguyên tử.

"Loại kính với đặc tính ưu việt như vậy sẽ mở ra cánh cửa cho những ứng dụng mới. Chúng tôi có thể tổng hợp loại kính kim cương siêu cứng mới ở nhiệt độ tương đối thấp. Điều này giúp việc sản xuất hàng loạt trở nên khả thi hơn", Fei cho biết.

Từ khóa liên quan:
Loading...
TIN CŨ HƠN
Phát triển loại mực in 3D từ vi khuẩn sống

Phát triển loại mực in 3D từ vi khuẩn sống

Mực in 3D cấu tạo hoàn toàn từ vi khuẩn E. coli, giúp tạo ra những công trình bền vững có khả năng tự vá lành.

Đăng ngày: 29/11/2021
Tòa nhà sản xuất đủ điện cho 370 hộ gia đình

Tòa nhà sản xuất đủ điện cho 370 hộ gia đình

Với các cây năng lượng và 1.000 tấm pin mặt trời trên nóc, tòa nhà Sustainability Pavilion có thể sản xuất lượng điện lên tới 4 gigawatt giờ/năm.

Đăng ngày: 29/11/2021
Miếng dán phát hiện nói dối qua chuyển động cơ mặt

Miếng dán phát hiện nói dối qua chuyển động cơ mặt

Một nhóm các nhà nghiên cứu Israel mới đây đã phát triển công nghệ theo dõi chuyển động cơ mặt để phát hiện ai đó đang nói dối.

Đăng ngày: 27/11/2021
Giới thiệu loại vật liệu cách nhiệt mới được làm từ ngô

Giới thiệu loại vật liệu cách nhiệt mới được làm từ ngô

Xốp EPS hay còn gọi là nhựa xốp, là dạng hạt nhựa nguyên sinh sau khi được gia nhiệt và giãn nở, trở thành một dạng hợp chất chứa khí Bentan (C5H12).

Đăng ngày: 27/11/2021

"Mặt trời nhân tạo" của Hàn Quốc lập kỷ lục mới

Các nhà khoa học ở Viện Năng lượng Nhiệt hạch Hàn Quốc lập kỷ lục mới khi duy trì luồng plasma siêu nóng trong 30 giây trong lò phản ứng tokamak.

Đăng ngày: 26/11/2021
Bộ đồ bay điện của BMW lập kỷ lục thế giới

Bộ đồ bay điện của BMW lập kỷ lục thế giới

Vận động viên nhảy dù Peter Salzmann đoạt kỷ lục Guinness khi hoàn thành chuyến bay đầu tiên bằng bộ đồ bay điện.

Đăng ngày: 25/11/2021
Ngôi nhà di động có thể

Ngôi nhà di động có thể "bò" trên mọi địa hình

Nhà thông minh di chuyển bằng 6 chân có thể đi trên mọi địa hình như đồi dốc và hẻm núi, đáp ứng nhu cầu làm việc, sinh hoạt và du lịch trong thời Covid-19.

Đăng ngày: 24/11/2021
Tiêu điểm
Khoa Học News