Các nhà khoa học tạo ra thủy tinh dẻo, chỉ có thể uốn cong chứ không thể vỡ

Một vật liệu thủy tinh mới, được phát triển bởi nhà nghiên cứu Erkka Frankberg và các đồng nghiệp tại Đại học Tampere Phần Lan, bây giờ, dường như đã đạt tới một độ dẻo tương tự như kim loại ở nhiệt độ phòng.

Điều này có nghĩa là loại thủy tinh này không thể bị vỡ, mà chỉ có thể bị uốn cong như bạn uốn cong một thanh nhôm. “Thủy tinh thông thường rất giòn và dễ vỡ“, tiến sĩ Frankberg nói. Nếu bạn đặt một áp lực đủ lớn lên bề mặt thủy tinh, chúng nhất định sẽ vỡ.

“Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi đã phát hiện ra một phương pháp để sản xuất thủy tinh dẻo. Nói cách khác, thủy tinh của chúng tôi bền và dai hơn thủy tinh thông thường”.

Các nhà khoa học tạo ra thủy tinh dẻo, chỉ có thể uốn cong chứ không thể vỡ.

Nghiên cứu của Tiến sĩ Frankberg nhận được sự hỗ trợ của rất nhiều đồng tác giả đến từ Phần Lan, Pháp, Ý, Áo, Na Uy và Hoa Kỳ. Trong đó, họ đã sử dụng một kỹ thuật rất khó gọi là lắng đọng xung laser để chuyển vật liệu alumina (Al2O3) sang một trạng thái giống thủy tinh.

“Đó thực sự là một thách thức cực kỳ lớn, để chuyển đổi oxit nhôm thành một chất thủy tinh”, Tiến sĩ Frankberg nói.

Các quy trình sản xuất thủy tinh truyền thống không thể được áp dụng cho oxit nhôm vì nó dễ dàng chuyển thành dạng tinh thể. Giải pháp là phải làm nguội vật liệu cực nhanh từ nhiệt độ cao, ngăn sự kết tinh không xảy ra.

Phải nhắc lại rằng chế tạo ra thủy tinh có độ dẻo là một việc làm hết sức khó khăn. Các quy trình và công đoạn của Tiến sĩ Frankberg sẽ phải được tinh chỉnh và phát triển thêm nữa mới có thể triển khai được trên quy mô công nghiệp và sản xuất hàng loạt, đồng nghĩa với việc giá của chúng sẽ giảm xuống.

“Cả nhôm và oxy đều có trữ lượng rất dồi dào trên Trái Đất, nhưng mục tiêu của chúng tôi là phải cho ra được một quy trình sản xuất độc đáo, để tạo được loại thủy tinh với các tính chất mà chúng tôi mong muốn”, tiến sĩ Frankberg giải thích.

“Thủy tinh được sản xuất cũng cần phải đủ tinh khiết và hoàn hảo, điều này mang đến một thách thức hơn nữa”.

Muốn thủy tinh có được độ dẻo, điều tiên quyết là nó phải cực kỳ tinh khiết và hoàn hảo. Sự hiện diện của bất kỳ khiếm khuyết nào, chẳng hạn như chỉ một vết nứt, bong bóng hoặc tạp chất, có thể khiến chúng bị gãy.

“Trong loại thủy tinh của chúng tôi, các nguyên tử có thể di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác trước khi thủy tinh bị đè mạnh đến nỗi bị vỡ. Trong khi các loại thủy tinh thông thường khác, lực đè sẽ khiến chúng vỡ trước khi các nguyên tử bắt đầu di chuyển. Đó là lý do tại sao thủy tinh thường dễ bị vỡ“, Tiến sĩ Frankberg nói.

Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một màng mỏng thủy tinh và đè thử nó dưới các áp lực cơ học. Kết quả cho thấy màng này thể hiện tính chất dẻo như kim loại, nhưng nó vẫn là thủy tinh.

“Chúng tôi đã kéo giãn và ép nén các mẫu vật liệu của mình“. Tiến sĩ Frankberg nói. “Bằng cách thực hiện các thử nghiệm kết hợp nén và trượt cắt, chúng tôi đã có thể chứng minh rằng vật liệu này cũng có khả năng điều chỉnh lực trượt”.

“Tuy nhiên thủy tinh có tính dẻo cũng mới chỉ là khởi đầu. Tiếp đây, chúng tôi sẽ nghiên cứu để tìm hiểu tại sao các loại thủy tinh khác có tính chất tương tự nhưng một số chúng vẫn rất dễ vỡ“, tiến sĩ Frankberg cho biết thêm.

Nghiên cứu mới về thủy tinh dẻo đã được xuất bản trên tạp chí Science.

Tham khảo Sci-news