Máy bay và ô tô trong tương lai có thể được làm từ vật liệu “giấy nano”

Ngày 15/06/2009

Vật liệu này được gọi là “buckypaper” và trông rất giống như giấy các-bon thông thường, tuy nhiên lại không như tên gọi hay như vẻ bên ngoài mỏng mảnh của nó. Vật liệu này có thể cách mạng hoá cách thức sản xuất từ máy bay tới vô tuyến.

Buckypaper nhẹ hơn 10 lần nhưng có độ dẻo dai hơn thép 500 lần khi các lớp vật liệu này chồng lên nhau và nén để tạo nên một hợp chất. Không giống như các vật liệu composite thông thường, vật liệu này dẫn điện như đồng hoặc silicon và tỏa nhiệt như thép và đồng thau. Wade Adams, nhà khoa học tại trường Đại học Rice cho biết: “ Đây là chủ đề mà nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực công nghệ nano đang tập trung nghiên cứu”. ý tưởng này - với hứa hẹn lớn trong tương lai đối với vật liệu buckypaper và các chất dẫn suất khác trong xi-lanh siêu nhỏ hay còn được gọi là các ống nano cacbon - đã ra đời từ nhiều năm nay. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu trường Đại học Florida cho biết họ đã có những bước tiến quan trọng và sẽ sớm biến lý thuyết thành hiện thực.

Buckypaper được làm từ các phân tử các-bon hình ống và mảnh hơn tóc người 50.000 lần. Với thuộc tính đặc biệt này, backypaper được coi là một loại vật liệu mới lạ áp dụng vào sản xuất bóng đèn, máy bay sử dụng năng lượng hiệu quả, ô tô, máy tính cấu hình mạnh hơn, cải thiện màn hình vô tuyến và các sản phẩm khác.

Cho đến nay, buckypaper có thể được chế tạo với một phần thuộc tính tiềm năng và với số lượng nhỏ và giá cao. Các nhà nghiên cứu trường Florida đang phát triển các công nghệ chế tạo để nhanh chóng tạo ra vật liệu mới cạnh tranh với vật liệu tổng hợp tốt nhất hiện có. Nếu có thể sản xuất được vật liệu mới này, đây sẽ là công nghệ mang tính cách mạng đối với ngành kinh doanh vũ trụ. Khám phá khoa học này đã làm cho vật liệu buckypaper được tìm ra từ ngoài vũ trụ.

Bang Wang, Giám đốc của Viện Vật liệu hiệu suất cao thuộc Đại học Florida cho biết bí mật về độ bền của vật liệu này là bề mặt của mỗi ống nano rất lớn. Ông phát biểu: “Nếu bạn lấy 1 gam ống nano, chỉ 1 gam thôi và nếu bạn kéo dãn mỗi ống thành một lớp than chì thì bạn có thể bao phủ khoảng hai phần ba của bề mặt một quả bóng đá”. ống nano các-bon đã bắt đầu được sử dụng để tăng độ bền của lưới tennis và nan xe đạp, tuy nhiên chỉ với số lượng nhỏ. Nhựa epoxy được sử dụng trong các ứng dụng này có khoảng 1% đến 5% ống nano các-bon được bổ sung vào trong khuôn đổ bột mịn. Buckypaper là dạng màng mỏng, có tỉ lệ ống nano cao hơn nhiều - chiếm khoảng 50%.

Cho tới nay, Viện Florida đã có thể sản xuất ra vật liệu buckypaper với độ bền bằng một nửa so với vật liệu composite tốt nhất hiện có có tên là IM7. Wang hy vọng sẽ rút ngắn khoảng cách này một cách nhanh chóng. Wang cho biết: “Vào cuối năm sau, chúng tôi sẽ có một hợp chất buckypaper bền như IM7 và nhẹ hơn 35%”. Buckypaper hiện mới đang được chế tạo trong phòng thí nghiệm, tuy nhiên Viện Florida đang trong giai đoạn đầu tìm kiếm một công ty thương mại hoá buckypaper.

Adam, Giám đốc Viện Khoa học và Công nghệ Nano Richard E.Smalley thuộc Đại học Rice cho biết: “Các nhà nghiên cứu đã cho thấy loại vật liệu này thực sự có tiềm năng sử dụng trong hệ thống hàng không. Chế tạo được vật liệu có thể cầm trong tay là sự hoàn thiện của công nghệ nano”.

Mất khoảng 5 năm nữa vật liệu mới này được chấp nhận sử dụng trong chế tạo máy bay, vì vậy Wang nói, ông hy vọng những ứng dụng đầu tiên của buckypaper là trong lĩnh vực chế tạo tấm lưới nhiễu điện từ và tấm bảo vệ chống chớp trên máy bay. Các mạch điện và nguyên nhân tự nhiên chẳng hạn như mặt trời và Bắc cực quang làm nhiễu sóng vô tuyến và các dụng cụ điện khác. Buckypaper có tiêu chuẩn lưới chắn cao hơn 4 lần so với yêu cầu trong hợp đồng của không quân. Các vật liệu hợp chất truyền thống có tấm lưới bằng đồng gắn vào để bảo vệ tránh chớp. Việc thay thế đồng bằng vật liệu buckypaper sẽ tiết kiệm nhiên liệu và giảm trọng lượng.

Wang cho biết: “Kế hoạch của chúng tôi có thể là trong vòng 1 năm nữa sẽ bắt đầu có một vài sản phẩm thương mại. Rõ ràng ống nano không chỉ còn là kỳ quan trong phòng thí nghiệm nữa. Chúng có tiềm năng sử dụng trong thế giới thực tại”.

Theo PhysOrg.com