Trung Quốc phát triển vật liệu tungsten bền nhất thế giới

Nhóm nghiên cứu tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Hợp Phì, tỉnh An Huy, cho biết họ đã phát triển vật liệu tungsten bền nhất có thể dùng trong lò nhiệt hạch.

Công nghệ sản xuất mới sẽ cho phép sử dụng tungsten trong những ứng dụng với yêu cầu cao nhất. Tungsten là một trong những nguyên tố tự nhiên nặng và cứng nhất với điểm nóng chảy cao nhất trong tất cả kim loại (3.410 độ C). Vật liệu này có thể cải thiện hiệu suất của thiết bị dùng trong môi trường cực hạn nhưng lại rất giòn. Một bộ phận sản xuất hoàn toàn từ bột tungsten thường bị nứt hoặc vỡ dễ dàng nếu kéo căng hoặc chịu áp lực lớn. Trong phần lớn ứng dụng thực tế, các nhà khoa học vật liệu phải kết hợp thêm nguyên tố như kền, đồng hoặc sắt để tăng độ dẻo của sản phẩm.


Các công ty Trung Quốc sản xuất 70.000 tấn tungsten vào năm 2019. (Ảnh: Reuters)

Trong bài báo công bố hồi tháng 2 trên tạp chí Acta Materialia, nhóm nghiên cứu đứng đầu là giáo sư Wu Xuebang ở Viện Vật lý trạng thái rắn tại Hợp Phì chia sẻ, họ đã sản xuất một khối tungsten nguyên chất lớn với độ bền kéo lên tới 1,35 gigapascal ở nhiệt độ phòng, cao hơn phần lớn hợp kim tungsten hiện nay. Các nhà nghiên cứu tiết lộ dự án của họ được tài trợ bởi chương trình phản ứng nhiệt hạch của chính phủ. Tungsten càng nguyên chất, nguy cơ đối với sản xuất năng lượng nhiệt hạch càng thấp, theo giáo sư Fang Qianfeng, thành viên nhóm nghiên cứu.

Lò phản ứng của Trung Quốc hay còn gọi là Mặt Trời nhân tạo, có tiềm năng sản xuất năng lượng sạch gần như vô hạn thông qua phản ứng nhiệt hạch tương tự quá trình xảy ra ở lõi Mặt Trời. Công tác xây dựng lò phản ứng nhiệt hạch có thể hoàn thành vào đầu thập niên 2030. Để sản xuất năng lượng, lò phản ứng sẽ cần đốt nóng khí hydro tới 150 triệu độ C, gấp 10 lần độ nóng của lõi Mặt Trời.

Khí nóng sẽ được giữ bởi từ trường cực mạnh, nhưng thành trong của lò phản ứng sẽ vẫn tiếp xúc với nhiệt độ cao, áp lực và bức xạ. Đó là môi trường cực hạn mà phần lớn vật liệu hiện nay không thể chịu được. Thành lò xây bằng gạch tungsten có thể giải quyết thách thức này và duy trì hoạt động của nhà máy nhiệt hạt nhân trong nhiều năm, thậm chí nhiều thập kỷ. Suốt thời gian dài, các nhà khoa học tìm cách loại bỏ những tạp chất khác trong tungsten bởi tạp chất có thể gây rối loạn ngoài dự đoán đối với phản ứng nhiệt hạch.

Wu và cộng sự cho biết công nghệ của họ cũng có nhiều ứng dụng quân sự. Ví dụ, đầu đạn chế tạo từ vật liệu tungsten mới có thể xuyên thủng áo giáp hoặc bê tông hiệu quả hơn do có độ bền và mật độ lớn hơn. Trung Quốc có mỏ tungsten lớn nhất thế giới. Các công ty Trung Quốc sản xuất khoảng 70.000 tấn tungsten vào năm 2019, chiếm hơn 80% sản lượng của thế giới. Theo dữ liệu của Cục Khảo sát Địa chất Mỹ. Nhóm nghiên cứu ở Hợp Phì chia sẻ công nghệ vật liệu mới tương đối đơn giản, có thể dễ dàng tăng cường quy mô để sản xuất hàng loạt.

Tungsten không thể xử lý bằng phương pháp đúc do phần lớn lò công nghiệp vận hành dưới 1.800 độ C, thấp hơn nhiều nhiệt độ nóng chảy của kim loại này. Thay vào đó, công nhân sẽ đổ bột tungsten mịn vào khuôn và nung nóng tới hơn 2.200 độ C cho tới khi bột kết dính ở dạng tinh thể. Tuy nhiên, Wu và cộng sự giảm nhiệt độ xuống hơn 1/5, sau đó rèn tungsten bằng búa nóng cực khỏe. Phương pháp xử lý độc đáo này tạo ra cấu trúc tinh thể xếp chồng theo lớp chưa từng thấy trước đây, có thể hấp thụ năng lượng va chạm khiến vật liệu bền nhưng vẫn mềm dẻo.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Bí quyết sút phạt đền hoàn hảo

Bí quyết sút phạt đền hoàn hảo

Phương án tối ưu cho cầu thủ sút phạt đền là nhắm lấy một điểm rồi đá vào, đồng thời coi như thủ môn không tồn tại.

Đăng ngày: 19/05/2025
Dấu hiệu biển nước khổng lồ tồn tại dưới lớp vỏ Trái đất

Dấu hiệu biển nước khổng lồ tồn tại dưới lớp vỏ Trái đất

Các nhà khoa học Canada cho biết họ đã phát hiện một khoáng chất cực hiếm chứng tỏ từng có sự tồn tại của một biển nước khổng lồ dưới lớp vỏ của Trái đất.

Đăng ngày: 19/05/2025
Có thể bạn chưa biết: Thuốc súng ra đời trong lúc bào chế thuốc trường sinh

Có thể bạn chưa biết: Thuốc súng ra đời trong lúc bào chế thuốc trường sinh

Mọi người đều thích pháo hoa - ánh sáng, màu sắc và tất nhiên là cả tiếng nổ lớn. Nhưng lịch sử của pháo hoa không phải chỉ là sự ăn mừng.

Đăng ngày: 18/05/2025
Những phong tục tình dục kỳ lạ trên thế giới

Những phong tục tình dục kỳ lạ trên thế giới

Nhiều phong tục tình dục kỳ lạ  có từ lâu đời vẫn đang diễn ra ở nhiều dân tộc trên thế giới cho dù cánh cửa nối họ với thế giới hiện đại đã mở ra rất nhiều.

Đăng ngày: 17/05/2025
Truyện cổ tích không chỉ là tưởng tượng?

Truyện cổ tích không chỉ là tưởng tượng?

Trẻ em trên khắp thế giới đều yêu thích chuyện cổ tích. Những câu chuyện có cốt truyện gắn liền với phép thuật và ma quỷ, các chàng hoàng tử đẹp trai và các nàng công chúa hoặc thiếu nữ xinh đẹp, luôn khơi gợi trí tưởng tượng phong phú và cuốn bọn trẻ vào thế giới thần tiên.

Đăng ngày: 16/05/2025
Viễn cảnh thế giới năm 2030

Viễn cảnh thế giới năm 2030

Tị nạn khí hậu ở Nam Cực, đại dịch cướp đi hàng triệu sinh mạng, mỗi quốc gia chỉ còn cố đấu tranh để sinh tồn, thế giới năm 2030 có thể sẽ như thế theo cảnh báo của nhiều chuyên gia.

Đăng ngày: 16/05/2025
Giếng bí ẩn nghìn năm bốc mùi lạ mà nhân loại chưa thể chạm đáy

Giếng bí ẩn nghìn năm bốc mùi lạ mà nhân loại chưa thể chạm đáy

Chiếc giếng bí ẩn này nằm ở vùng sa mạc phía đông Yemen, là một lỗ hổng khồng lồ của Trái đất, được cho là đã tồn tại hàng triệu năm.

Đăng ngày: 15/05/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News