Phát minh ra loại giấy có thể thay thế kim loại

Các nhà khoa học đã tìm ra một loại giấy có khả năng thay thế kim loại – Ảnh: Scoopnest

Được biết, sợi cellulose càng nhỏ thì càng có nhiều liên kết hydro, do đó có thể tạo ra một loại vật liệu cứng rắn và bền hơn, cũng như tự hồi phục nhanh hơn.

Lâu nay, các kỹ sư đã luôn tìm kiếm một loại nguyên liệu có cấu trúc bền và chắc chắn. Tuy nhiên, những tiêu chuẩn này thường có xu hướng loại trừ nhau. ông Teng Li, phó giáo sư kỹ thuật tại Đại học Maryland, cho biết thông thường các vật liệu có cấu trúc cứng cáp hay có xu hướng giòn, dễ gãy như gang là một ví dụ.

Từ thực tế đó, nhóm các nhà khoa học tại trường ĐH Maryland đã phát triển một loại vật liệu chắc chắn và bền vững bằng cách khám phá các tính chất cơ học của sợi cellulose. Đây là một loại tài nguyên phong phú từ thực vật, chúng có khả năng tái tạo sinh học và tìm kiếm dễ dàng.

Theo đó, nhóm kỹ sư đã tạo ra nhiều mẫu giấy có kích cỡ sợi cellulose khác nhau, từ 30 micromet cho đến 10 nanomet, đây là kích thước rất nhỏ mà nếu nhìn bằng mắt thường thì chúng ta không thể thấy được.

Từ đây các kỹ sư đã nhận thấy rằng loại giấy được làm từ sợi cellulose có độ dày 10 nanomet có độ chắc hơn 130 lần và bền hơn gấp 40 lần so với các loại giấy viết thông thường hiện nay. Tuy nhiên, vốn sử dụng sợi cellulose lớn hơn khoảng 1.000 lần.

Lý do khiến các sợi cellulose có tính chắc chắn và bền vững hơn các loại vật liệu khác là bởi liên kết hydro.

Chuỗi cellulose được kết nối với nhau bởi những liên kết hydro và khi cellulose bị hỏng thì liên kết này có thể tự sắp xếp lại, tức là loại vật liệu này có thể tự phục hồi. Sợi cellulose càng nhỏ thì càng có nhiều liên kết hydro, chính vì thế có thể tạo nên một loại vật liệu cứng rắn và bền hơn cũng như tự hồi phục nhanh hơn.

Như vậy, hiệu suất mang lại từ tính chất cơ học bền vững và chắc chắn kết hợp với trọng lượng rất nhẹ, sợi nano cellulose có thể được thay thế các vật liệu cấu trúc và kim loại cứng khác.

Những nhà khoa học tại Đại học Maryland hi vọng phát minh mới của họ sẽ được dùng trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp, áp dụng từ sản xuất cơ khí như chế tạo những chiếc siêu xe năng lượng có trọng lượng cực nhẹ thế hệ mới dùng nhiên liệu “xanh” có tác dụng tiết kiệm nhiên liệu, cho đến các ứng dụng trong sản xuất thiết bị công nghệ điện tử cao như các tế bào máy năng lượng mặt trời bao nhiêu tiền, giấy điện tử, các màn hình dẻo….

Theo phó giáo sư Teng Li, phát hiện mới này của họ có thể mang đến một đẳng cấp mới của vật liệu kỹ thuật cao. Thật sự đây là một bước tiến công nghệ lớn có khả năng thay đổi nhiều khía cạnh của cuộc sống thường ngày.

AN NHIÊN (Geek/Scoopnest)