5 vật liệu "siêu viễn tưởng" chuẩn bị xuất hiện trong tương lai
Cùng điểm danh các vật liệu như bước ra từ khoa học viễn tưởng, và xem cách chúng sẽ biến đổi cuộc sống con người ra sao.
Với trình độ khoa học ngày càng phát triển, con người đang tạo ra nhiều loại vật liệu mới để phục vụ cuộc sống.
Trong đó, chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm tưởng như chỉ có trong các tiểu thuyết hay phim khoa học viễn tưởng với đặc tính nổi trội có thể tạo nên thay đổi lớn trong nhiều lĩnh vực.
Hãy cùng đến với 5 vật liệu nổi bật nhất đi từ viễn tưởng đến thực tế, được khoa học tin rằng sẽ định hình cuộc sống tương lai chúng ta.
1. Aerogel - vật liệu siêu bền, siêu cách điện, cách nhiệt
Aerogel là vật liệu được tạo thành bằng phương pháp sấy khô tới cực hạn hỗn hợp lỏng của Al2O3, Cr2O3, SnO hay carbon.
Aerogel có cấu tạo lên tới 99,8% là không gian rỗng nên nó có vẻ ngoài gần như trong suốt. Thế nhưng, người ta gọi aerogel là vật liệu của tương lai vì khả năng cách điện và cách nhiệt đến mức... siêu đẳng.
Thỏi kẹo chocolate đặt trên tấm Aerogel không thể tan chảy, dù có một ngọn lửa đèn khò bên dưới
Trong quá khứ, aerogel gặp phải một vấn đề đó là độ bền không cao. Chỉ cần một lực nhỏ tác động, ngay lập tức nó đã bị vỡ vụn.
Tuy nhiên, những cải tiến hiện nay đã cho phép vật liệu sở hữu độ bền thuộc “hàng khủng”, khi một mẩu aerogel nặng 3gr có thể chịu áp lực từ vật có sức nặng gấp 1.000 lần nó.
Chính nhờ những tính năng khủng khiếp này, nhiều người đánh giá aerogel có tiềm năng đem đến một cuộc cách mạng vật liệu cho loài người chúng ta, với nhiều ứng dụng như chất cách điện công nghiệp, cửa kính cách nhiệt...
2. Siêu vật liệu “Metamaterials”
“Metamaterials” (Siêu vật liệu) thực chất là chính là những nguyên vật liệu thông thường như nhựa hoặc kim loại nhưng được sắp xếp lại cấu trúc phân tử để có được đặc tính siêu việt.
Những tính năng này có thể nói là vô vàn, trong đó phải kể đến khả năng giúp vật liệu bẻ cong ánh sáng. Chính nhờ thế, metamaterial có ứng dụng xếp vào hàng... không tưởng như tạo ra áo tàng hình giống Harry Potter.
Theo các chuyên gia, siêu vật liệu dùng để tạo nên áo tàng hình có chỉ số khúc xạ đặc biệt. Lúc này, ánh sáng bị uốn cong theo vỏ ngoài rồi lại quay về hướng ban đầu như chưa hề gặp phải vật cản nào. Nói cách khác, người mặc áo này có thể trở nên trong suốt.
Mặc dù hiện tại chỉ mới chế tạo được vật liệu tàng hình trong bước sóng viba nhưng các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để tạo ra chiếc áo tàng hình thực sự khiến mắt người không thấy được, đúng như trong các bộ phim viễn tưởng.
3. Chế tạo kim cương kích cỡ lớn
Kim cương là một trong những vật liệu cứng nhất thế giới hiện nay. Tuy nhiên, phải cần đến hàng triệu năm một viên kim cương tự nhiên có kích cỡ như hiện nay mới hình thành. Điều này cho thấy, kim cương có độ quý giá như thế nào so với các vật liệu thông thường.
Nhưng sự phát triển của công nghệ mới đây đã giúp con người tạo ra được những viên kim cương nhân tạo chỉ trong vài tuần. Bằng cách ứng dụng phương pháp bay hơi lắng đọng hóa học - chỉ từ một lớp hóa chất mỏng ta đã có thể tạo thành viên kim cương lớn.
Cùng xem video dưới đây để thấy rõ hơn quá trình này.
Với việc có thể chế tạo kim cương cỡ lớn một cách dễ dàng, nhiều khả năng trong tương lai kim cương sẽ trở thành loại vật liệu siêu hạng với các ứng dụng trong xây dựng.
Trong đó, chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm tưởng như chỉ có trong các tiểu thuyết hay phim khoa học viễn tưởng với đặc tính nổi trội có thể tạo nên thay đổi lớn trong nhiều lĩnh vực.
Hãy cùng đến với 5 vật liệu nổi bật nhất đi từ viễn tưởng đến thực tế, được khoa học tin rằng sẽ định hình cuộc sống tương lai chúng ta.
1. Aerogel - vật liệu siêu bền, siêu cách điện, cách nhiệt
Aerogel là vật liệu được tạo thành bằng phương pháp sấy khô tới cực hạn hỗn hợp lỏng của Al2O3, Cr2O3, SnO hay carbon.
Aerogel có cấu tạo lên tới 99,8% là không gian rỗng nên nó có vẻ ngoài gần như trong suốt. Thế nhưng, người ta gọi aerogel là vật liệu của tương lai vì khả năng cách điện và cách nhiệt đến mức... siêu đẳng.
Trong quá khứ, aerogel gặp phải một vấn đề đó là độ bền không cao. Chỉ cần một lực nhỏ tác động, ngay lập tức nó đã bị vỡ vụn.
Tuy nhiên, những cải tiến hiện nay đã cho phép vật liệu sở hữu độ bền thuộc “hàng khủng”, khi một mẩu aerogel nặng 3gr có thể chịu áp lực từ vật có sức nặng gấp 1.000 lần nó.
Không những cách điện, cách nhiệt tốt, aerogel còn "siêu bền" nữa
Chính nhờ những tính năng khủng khiếp này, nhiều người đánh giá aerogel có tiềm năng đem đến một cuộc cách mạng vật liệu cho loài người chúng ta, với nhiều ứng dụng như chất cách điện công nghiệp, cửa kính cách nhiệt...
2. Siêu vật liệu “Metamaterials”
“Metamaterials” (Siêu vật liệu) thực chất là chính là những nguyên vật liệu thông thường như nhựa hoặc kim loại nhưng được sắp xếp lại cấu trúc phân tử để có được đặc tính siêu việt.
Những tính năng này có thể nói là vô vàn, trong đó phải kể đến khả năng giúp vật liệu bẻ cong ánh sáng. Chính nhờ thế, metamaterial có ứng dụng xếp vào hàng... không tưởng như tạo ra áo tàng hình giống Harry Potter.
Chiếc áo tàng hình như thế này không còn là điều quá xa vời
Theo các chuyên gia, siêu vật liệu dùng để tạo nên áo tàng hình có chỉ số khúc xạ đặc biệt. Lúc này, ánh sáng bị uốn cong theo vỏ ngoài rồi lại quay về hướng ban đầu như chưa hề gặp phải vật cản nào. Nói cách khác, người mặc áo này có thể trở nên trong suốt.
Ánh sáng được bẻ cong theo bề mặt của vật liệu (Ảnh minh họa)
Mặc dù hiện tại chỉ mới chế tạo được vật liệu tàng hình trong bước sóng viba nhưng các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để tạo ra chiếc áo tàng hình thực sự khiến mắt người không thấy được, đúng như trong các bộ phim viễn tưởng.
3. Chế tạo kim cương kích cỡ lớn
Kim cương là một trong những vật liệu cứng nhất thế giới hiện nay. Tuy nhiên, phải cần đến hàng triệu năm một viên kim cương tự nhiên có kích cỡ như hiện nay mới hình thành. Điều này cho thấy, kim cương có độ quý giá như thế nào so với các vật liệu thông thường.
Nhưng sự phát triển của công nghệ mới đây đã giúp con người tạo ra được những viên kim cương nhân tạo chỉ trong vài tuần. Bằng cách ứng dụng phương pháp bay hơi lắng đọng hóa học - chỉ từ một lớp hóa chất mỏng ta đã có thể tạo thành viên kim cương lớn.
Phương pháp sản xuất kim cương nhân tạo hiện nay
Cùng xem video dưới đây để thấy rõ hơn quá trình này.
Với việc có thể chế tạo kim cương cỡ lớn một cách dễ dàng, nhiều khả năng trong tương lai kim cương sẽ trở thành loại vật liệu siêu hạng với các ứng dụng trong xây dựng.
Vật liệu mới sẽ có độ cứng hoàn hảo,
trọng lượng nhẹ, cùng độ sôi và nhiệt độ nóng chảy thuộc hàng cao nhất trong tất cả vật liệu.
4. Kim loại vô hình - Aluminium oxynitride
Aluminium oxynitride - còn được gọi tắt là ALON - là một dạng vật liệu có độ cứng gấp 3 lần thép. Tuy nhiên, điểm đặc biệt của kim loại này đó là độ trong suốt đến hơn 80% đối với ánh sáng nhìn thấy được và các tia cực tím, hồng ngoại.
Do độ cứng cùng khả năng nhìn xuyên thấu, ALON được ứng dụng trong cửa sổ chống đạn, cũng như các thiết bị quang học trong quân sự.
Nhưng tiềm năng của loại vật liệu này vẫn chưa dừng ở đó, hãy tưởng tượng trong tương lai các tòa nhà chọc trời được xây dựng bằng ALON trong suốt, khiến con người ta như lơ lửng giữa không khí.
4. Kim loại vô hình - Aluminium oxynitride
Aluminium oxynitride - còn được gọi tắt là ALON - là một dạng vật liệu có độ cứng gấp 3 lần thép. Tuy nhiên, điểm đặc biệt của kim loại này đó là độ trong suốt đến hơn 80% đối với ánh sáng nhìn thấy được và các tia cực tím, hồng ngoại.
Kim loại vô hình ALON
Do độ cứng cùng khả năng nhìn xuyên thấu, ALON được ứng dụng trong cửa sổ chống đạn, cũng như các thiết bị quang học trong quân sự.
Thử nghiệm chống đạn bằng kính ALON
Nhưng tiềm năng của loại vật liệu này vẫn chưa dừng ở đó, hãy tưởng tượng trong tương lai các tòa nhà chọc trời được xây dựng bằng ALON trong suốt, khiến con người ta như lơ lửng giữa không khí.
Hay các loại máy móc có vỏ làm bằng ALON sẽ giúp việc vận hành cũng như bảo dưỡng trở nên dễ dàng hơn, bởi người sử dụng thấy được đến từng chi tiết nhỏ khi máy hoạt động.
5. Kim loại vô định hình
Kim loại vô định hình là vật liệu kim loại có cấu trúc nguyên tử hỗn loạn, không có dạng tinh thể như kim loại thông thường.
5. Kim loại vô định hình
Kim loại vô định hình là vật liệu kim loại có cấu trúc nguyên tử hỗn loạn, không có dạng tinh thể như kim loại thông thường.
Kim loại này được chế tạo bằng cách làm lạnh nhanh kim loại nóng chảy, khiến cấu trúc của kim loại chưa kịp quay trở lại thể rắn cũ mà giữ luôn ở trạng thái không xác định.
Theo các khoa học gia, cấu trúc này giúp kim loại hấp thu và phân tán năng lượng tốt hơn rất nhiều so với kim loại truyền thống. Do đó, quân đội Mỹ đánh giá đây là dạng vật liệu tiềm năng để chế tạo áo giáp tương lai.
Không chỉ vậy, kim loại vô định hình còn giúp con người tiết kiệm năng lượng hơn rất nhiều so với nguyên liệu hiện tại. Nhờ vào cấu trúc đặc biệt giúp kim loại có điện trở cao và chỉ số kháng từ thấp gần bằng kim loại nóng chảy, kim loại vô định hình có thể hạn chế tổn thất điện năng trong các máy biến áp lõi từ tính.
Các chuyên gia ước tính, nếu sử dụng kim loại vô định hình trong tất cả máy biến áp thì chúng ta có thể tiết kiệm được 40% lượng điện tổn thất khi truyền tải qua mạng lưới.
Theo các khoa học gia, cấu trúc này giúp kim loại hấp thu và phân tán năng lượng tốt hơn rất nhiều so với kim loại truyền thống. Do đó, quân đội Mỹ đánh giá đây là dạng vật liệu tiềm năng để chế tạo áo giáp tương lai.
Các chuyên gia ước tính, nếu sử dụng kim loại vô định hình trong tất cả máy biến áp thì chúng ta có thể tiết kiệm được 40% lượng điện tổn thất khi truyền tải qua mạng lưới.
Nguồn: Sciencedump, Livescience
TIN CÙNG CHUYÊN MỤC
Xem theo ngày
