"Siêu thạch" chứa 80% nước nhưng có khả năng chịu lực khủng khiếp, cho xe cán qua cũng không vỡ

Theo nhóm nghiên cứu, cấu trúc đặc biệt giúp "siêu thạch" có thể chịu được lực tương đương với một con voi đứng trên đó mà không bị đè bẹp.

Các nhà khoa học tại Đại học Cambridge đã phát triển một loại vật liệu mềm mới có khả năng chịu đựng được các lực khủng khiếp. Được mô tả là "siêu thạch", loại hydrogel mới lạ này sử dụng một loại cấu trúc bên trong độc đáo được ví như còng phân tử để phản ứng với lực nén bằng cách chuyển sang trạng thái giống như thủy tinh, giúp nó có thể bị ô tô chạy qua mà không bị nghiền nát.

Hydrogel từ lâu đã được các nhà khoa học vật liệu quan tâm. Hàm lượng nước cao của chúng làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong cơ thể con người, đồng thời mang lại cho chúng đặc tính co giãn và tự phục hồi để có thể được sử dụng trong robot, công nghệ kính áp tròng, mô nhân tạo và chữa lành vết thương. Và các tác giả của nghiên cứu mới này đã tìm cách mở rộng những khả năng trên, bằng cách điều chỉnh cấu trúc phân tử bên dưới vật liệu.

Siêu thạch chứa 80% nước nhưng có khả năng chịu lực khủng khiếp, cho xe cán qua cũng không vỡ

Loading...

"Để tạo ra các vật liệu có các đặc tính cơ học mong muốn, chúng tôi sử dụng các liên kết chéo, nơi hai phân tử được nối với nhau thông qua một liên kết hóa học", Tiến sĩ Zehuan Huang, tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết. "Chúng tôi sử dụng các chất liên kết ngang có thể đảo ngược để tạo ra hydrogel mềm và co giãn, nhưng việc tạo ra một hydrogel cứng và có thể nén được rất khó và việc thiết kế một vật liệu với những đặc tính này là hoàn toàn trái ngược với trực quan".

Để đạt được điều này, các nhà khoa học đã chuyển sang nghiên cứu các phân tử hình thùng được gọi là cucurbiturils, thứ có khả năng "còng" các cặp phân tử khác lại với nhau bên trong khoang của nó. Sau đó, họ sử dụng các phân tử được thiết kế đặc biệt để ở bên trong khoang này lâu hơn bình thường, có tác dụng giữ cho mạng liên kết chặt chẽ và cho phép nó thay đổi từ trạng thái giống như cao su sang trạng thái giống như thủy tinh siêu cứng, chống vỡ.

Theo nhóm nghiên cứu, điều này giúp "siêu thạch" có thể chịu được lực tương đương với một con voi đứng trên đó mà không bị đè bẹp. Và vì không có con voi nào trong tay, nhóm nghiên cứu đưa vật liệu vào quá trình thử nghiệm bằng cách để một chiếc ô tô chạy qua, nhằm chứng minh nó có thể trở lại hình dạng ban đầu.


Thử nghiệm độ bền của Siêu thạch

"Với hàm lượng 80% là nước, bạn sẽ nghĩ nó sẽ vỡ ra như một quả bóng nước. Nhưng không phải vậy: Nó vẫn nguyên vẹn và chịu được lực nén rất lớn", Giáo sư Oren A. Scherman, người đứng đầu cuộc nghiên cứu cho biết. "Các đặc tính của hydrogel dường như trái ngược với nhau".

Các nhà khoa học cũng sử dụng vật liệu mới này để chế tạo một cảm biến áp suất cho các chuyển động của con người, chẳng hạn như đứng, đi bộ và nhảy. Hiện họ đang tiếp tục phát triển vật liệu này với mục đích thích ứng với các ứng dụng y sinh học, chẳng hạn như thay thế sụn và robot mềm.

Tiến sĩ Huang nói: "Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là lần đầu tiên hydrogel giống như thủy tinh được tạo ra. Đây là một chương mới trong lĩnh vực vật liệu mềm hiệu suất cao".

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Materials.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Khám phá top 10 quần đảo hồ lớn nhất thế giới

Khám phá top 10 quần đảo hồ lớn nhất thế giới

Đảo hồ (hay quần đảo hồ) là những đảo nằm trong hồ. Chúng là một dạng đảo được hình thành bởi nhiều quá trình như xói mòn, động đất, tác động của thiên thạch, trầm tích và các hoạt động núi lửa.

Đăng ngày: 27/11/2021
Ngôi

Ngôi "làng bò" kỳ lạ, không ai biết đi đứng, chỉ có thể bò bằng 4 chi

Người dân sống tại ngôi làng này không ai có thể đi đứng bình thường, họ chỉ có thể bò bằng 4 chi và ngay cả đứa trẻ con cũng vậy.

Đăng ngày: 27/11/2021
Cách bắt loài cá có giá trị cao của người Nhật: Lạ thường, như phim kiếm hiệp!

Cách bắt loài cá có giá trị cao của người Nhật: Lạ thường, như phim kiếm hiệp!

Một phong cách bắt cá vô cùng độc đáo với những dụng cụ bắt cá rất ít người từng nhìn thấy.

Đăng ngày: 27/11/2021
Giải thích về 7 loài khủng long xuất hiện trong trailer mới của Jurassic World: Dominion

Giải thích về 7 loài khủng long xuất hiện trong trailer mới của Jurassic World: Dominion

Jurassic World: Dominion không chỉ xây dựng dựa vào những con khủng long mà người hâm mộ đã thấy trước đây.

Đăng ngày: 26/11/2021
Mãn nhãn với màn hạ cánh xuống Nam cực đầu tiên của máy bay Airbus

Mãn nhãn với màn hạ cánh xuống Nam cực đầu tiên của máy bay Airbus

Khắc phục những khó khăn do thời tiết, địa hình bất lợi, chiếc máy bay Airbus A340 đầu tiên đã hạ cánh thành công xuống Nam cực ngày 23/11.

Đăng ngày: 25/11/2021
Đây là những bậc thang dành cho “Nephilim”, tộc người khổng lồ sống trên Trái đất?

Đây là những bậc thang dành cho “Nephilim”, tộc người khổng lồ sống trên Trái đất?

Người Nephilim - “những con người sa ngã khổng lồ” là hậu duệ của mối quan hệ thể xác giữa các con trai của Chúa và con gái của loài người như nhắc đến trong Sáng thế ký 6:1-4.

Đăng ngày: 24/11/2021
Khám phá căn nhà cổ độc đáo ẩn mình trong một ngọn núi

Khám phá căn nhà cổ độc đáo ẩn mình trong một ngọn núi

Khoét sâu vào sườn núi đá, căn nhà độc đáo ở trong Công viên tự nhiên Ampezzo Dolomites ở Italia gần như cách ly hẳn với thế giới bên ngoài.

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