Những vật liệu này tuy có trọng lượng vô cùng nhẹ nhưng nếu xét về độ cứng và bền vững thì ngay cả thép hay kim cương cũng phải chào thua. 

Với sự phát triển không ngừng của khoa học – công nghệ, các nhà khoa học ngày luôn không ngừng nghiên cứu và phát triển các loại vật liệu mới vừa có khối lượng nhẹ vừa bền vững, chắc chắn, không gây ô nhiễm với môi trường và tiết kiệm năng lượng cho con người trong các hoạt động xây dựng.

Dưới đây là 6 loại vật liệu bền nhất Trái Đất hiện nay sẽ khiến bạn không khỏi bất ngờ về những tính năng ưu việt của chúng:

1. Aerographite – Vật liệu có cấu trúc nhẹ nhất

Aerographite là một bọt tổng hợp bao gồm một mạng lưới xốp có kết nối với carbon hình ống. Với mật độ 180 g/m2, nó là một trong những vật liệu cấu trúc nhẹ nhất từng được tạo ra.

Cấu trúc bên trong của Aerographite. (Ảnh: Wikipedia)

Được công bố lần đầu trong báo cáo của một tạp chí khoa học vào tháng 6 năm 2012, Aerographite được các nhà nghiên cứu tại Đại học Kiel (Đức) và Đại học Kỹ thuật Hamburg (Đức) phát triển và cót thể sản xuất theo nhiều hình dạng và trọng lượng nhẹ hơn  75 lần so với Styrofoam.

Ngoài ra, vật liệu này có thể được sử dụng trên các điện cực của pin Lithium ion để giảm trọng lượng của chúng.

2. Graphene thế hệ mới – Vật liệu siêu nhẹ, cứng gấp 10 lần thép

Ai cũng biết Graphene siêu mỏng có độ bền lớn khủng khiếp thế nào nhưng nó vẫn là gì lớn lao khi so sánh với những “hậu duệ” sau này của mình.

Vào tháng 1/2017, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ (MIT) đã phát triển thành công một loại vật liệu nhẹ graphene có cấu trúc 3D dạng xốp với tỷ trọng chỉ bằng 5% của thép nhưng cứng hơn thép gấp 10 lần. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Science Advances.

Cụ thể, họ nén lớp Graphene trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng nhiệt độ và áp suất cao. Lớp Graphene nóng chảy thành cấu trúc có hình dạng độc đáo, giống như san hô. Khi thay đổi nhiệt độ và áp suất, nguyên liệu ban đầu sẽ trở thành nhiều dạng khác nhau. Ngoài ra, một số vật liệu 2D khác cũng có thể chuyển đổi sang dạng 3D theo cách tương tự.

Mô hình in 3D dạng xốp được sử dụng để kiểm tra sức bền và tính chất cơ học của Graphene. (Ảnh: Json.TV)
Kết quả mô phỏng các thử nghiệm kéo và nén trên Graphene 3D. (Ảnh: Ingeniøren)

Video:

videoinfo__video2.dkn.tv||be5ad668e__

3. Carbyne – Siêu vật liệu carbon bền nhất thế giới

Kim cương và Graphene đều là 2 vật liệu có độ cứng cực lớn nhưng còn một loại vật liệu cấu thành từ carbon có độ bền còn đáng kinh ngạc hơn 2 vật liệu trên.

Vào tháng 4/2016,  một nhóm các chuyên gia tại Đại học Vienna, Áo tuyên bố rằng họ đã phát triển thành công một loại vật liệu tuyệt vời có tên là Carbyne.

Carbyne là tên gọi một loại cấu trúc của các nguyên tử carbon dạng chuỗi một chiều, nghĩa là chúng được sắp xếp theo một chuỗi các nguyên tố carbon liên kết lại với nhau theo liên kết đơn và ba hoặc liên kết đôi kéo dài liên tục. Với cấu trúc này, Carbyne có độ cứng còn hơn cả kim cương và Graphene, đồng thời cũng cứng hơn gấp đôi bất cứ loại vật liệu cứng nào mà con người từng biết đến.

(Ảnh: Inhabitat)

Tuy cứng như vậy nhưng Carbyne lại rất mềm dẻo giống như một sợi DNA và có tính phản ứng cực kỳ cao. Do đó, người ta rất khó giữ cho Carbyne ở trạng thái ổn định được.

Theo ước tính, vật liệu này được cho là mạnh gấp đôi so với ống nano carbon, với độ cứng gấp 40 lần kim cương và gấp đôi so với vật liệu Graphene.

4. Microlattice – Kim loại nhẹ nhất thế giới

Microlattice là một vật liệu kim loại xốp tổng hợp, một hình thức kim loại siêu nhẹ được làm từ ống phốt-pho niken với mật độ rất thấp là 0,9 mg/cm3. Nó được phát triển bởi một nhóm các nhà khoa học từ phòng thí nghiệm HRL Laboratories phối hợp với Trung tâm vật liệu tổng hợp thuộc Đại học California, Irvine và Caltech.

(Ảnh: ohmygeek.net)

Loại vật liệu này có thể dễ dàng đặt lên đỉnh bông hoa bồ công anh mà không xảy ra bất cứ dao động nào. Siêu kim loại này mỏng hơn 1.000 lần sợi tóc, có cấu trúc “vi mạng” rỗng chứa đến 99,99% không khí và chỉ có 0,01 % chất rắn.

Những ứng dụng tiềm năng của kim loại này được phát triển trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và nhiều ngành khác.

Microlattice nhẹ đến nỗi có đặt nó lên bông hoa công anh một cách dễ dàng. (Ảnh: Core77)

Video:

videoinfo__video2.dkn.tv||e8203d12c__

5. Răng Limpet – vật liệu sinh học cứng nhất thế giới

Limpet (tên thượng gọi là Sao Sao) là một loài động vật thân mềm nhỏ, thuộc bộ Sên biển thường được tìm thấy ở các bờ biển ở phía tây châu Âu. Nhờ cấu tạo từ hỗn hợp khoáng protein, răng của limpet có độ bền cao gấp 10 lần so với tơ nhện – được cho là vật liệu sinh học bền nhất trước đó. Loài động vật có khả năng kỳ diệu này có thể dùng răng cạo thức ăn từ đá và thường nuốt những vụn đá nhỏ trong lúc ăn.

(Ảnh: Wikipedia)

Vật liệu “răng của sên biển” có thể giúp các nhà khoa học cải thiện chất lượng của vật liệu hỗn hợp (composite), thường được dùng ứng dụng trong công nghệ chế tạo máy bay, ôtô và lĩnh vực nha khoa.

Sơn Tùng