Lý giải titan hạng 5 - vật liệu dùng trong chế tạo vỏ iPhone 15 và cả tàu thăm dò bề mặt Sao Hỏa

Loại vật liệu bền, chắc nhưng nhẹ cân được Apple chọn làm lớp giáp bảo vệ cho dòng smartphone mới của mình.

Tại sự kiện Wonderlust diễn ra rạng sáng ngày 13/9 theo giờ Việt Nam, Apple ra mắt loạt thiết bị mới trước sự ngóng chờ của tín đồ công nghệ toàn cầu. Như thường lệ, mẫu điện thoại thông minh iPhone là tâm điểm của sự chú ý với chất liệu mới, phím mới, chip mới và một loạt những nâng cấp “đáng tiền”.

Nhưng với nhiều người dùng, những gì họ quan tâm là… vẻ ngoài của những mẫu iPhone 15 mới nhất. Hiểu rõ tâm lý đam mê cái đẹp của các iFan, Apple đã công bố vật liệu titan làm vỏ máy chưa từng có trong những đời máy trước đây, đi kèm với loạt màu sắc khẳng định tính thương hiệu bao gồm Titan Đen, Titan Trắng, Titan Xanh, Titan Tự Nhiên.

Và còn một điều nữa…

Trên sân khấu, Isabel Yang - kỹ sư khoa học vật liệu của Apple khẳng định hợp kim chế tạo nên mẫu iPhone mới nhất có tên Titan Hạng 5, vốn được sử dụng trong chế tạo tàu thăm dò bề mặt Sao Hỏa. Được cho là “có ứng suất cao hơn cả titan nguyên chất”, Apple khẳng định mẫu iPhone 15 sẽ bền bỉ, dẻo dai hơn nhưng lại nhẹ hơn những dòng iPhone trước đây.

Vậy vật liệu titan hạng 5 này có xuất xứ từ đâu mà linh hoạt đến vậy?

Có tên riêng là Ti-6Al-4V, hay còn được gọi là TC4, Ti64 hay ASTM Hạng 5, thứ hợp kim titan alpha-beta này có độ bền cao và chống ăn mòn, được sử dụng trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và trong thiết bị cơ sinh học (như bộ phận cấy ghép hay chi giả). Ti-6Al-4V được sử dụng đặc biệt nhiều trong chế tạo máy bay Boeing 787.

Cha đẻ của Ti-6Al-4V là Stanley Abkowitz (1927-2017), là người tiên phong trong ngành công nghiệp titan và đã phát minh ra vật liệu siêu bền này khi còn phục vụ trong quân đội Mỹ. Trong thử nghiệm, ứng suất* cực đại của Ti-6Al-4V đạt mức 950 megapascal (MPa). Để dễ bề so sánh, thì ứng suất của bê tông là từ 2-5 MPa, của titan nguyên chất là 344 MPa, tơ nhện là 1.400 MPa, vật liệu kevlar làm áo giáp chống đạn là 3.620 MPa và của siêu vật liệu graphene là 130.500 MPa. Tính nhẩm, có thể thấy ứng suất của titan hạng 5 gấp tới 190 lần bê tông.

Thử nghiệm cũng đồng thời cho thấy khi đặt trong điều kiện nhiệt độ phòng, Ti-6Al-4V có khả năng dẫn nhiệt rất thấp nên khó gia công. Điều đó cho thấy các kỹ sư đã phải làm việc rất vất vả để có thể ứng dụng Ti-6Al-4V trong sản xuất. Chưa rõ khả năng dẫn nhiệt thấp của titan hạng 5 ảnh hưởng thế nào tới khả năng tản nhiệt của dòng máy iPhone 15.

Nhờ độ bền và tính dẻo dai, Ti-6Al-4V vẫn được tin dùng trong chế tạo xe đua, máy bay và tàu thăm dò Sao Hỏa. Dòng máy iPhone 15 mới ra mắt lại là một minh chứng cho thấy tính linh hoạt của titan hạng 5, và có lẽ sau màn ra mắt máy mới của Apple, sẽ càng nhiều người biết đến sự tồn tại của loại hợp kim titan nhẹ cân nhưng bền, chắc.