Phát triển vật liệu siêu chịu lực theo kết cấu lông nhím

Thứ Tư, 22 Tháng Chín 20219:00 SA(Xem: 646)
Phát triển vật liệu siêu chịu lực theo kết cấu lông nhím

TS Trần Phương và cộng sự tìm ra kết cấu vật liệu tiềm năng có thể tạo ống thép mỏng nhẹ chịu lực tốt, lấy cảm hứng từ lông nhím.

Cấu trúc đặc biệt từ lông nhím có thể là cơ sở để phát triển một loại vật liệu mới được TS Trần Phương, Trung tâm Vật liệu in 3D, Đại học RMIT (Australia) phát hiện khi nghiên cứu vật liệu lấy cảm hứng từ thiên nhiên.

Sử dụng phương pháp phân tích bằng X-quang và kính siêu hiển vi điện tử, ông phát hiện lông nhím có cấu tạo bên trong phức tạp hơn tưởng tượng. Giống như tóc người, thành phần lông nhím gồm hàng trăm lớp vỏ keratin mỏng 100 micromet. Đặc biệt, phần lõi xốp nhẹ có kích thước gấp 15 lần lớp vỏ được cho là yếu tố quyết định đến khả năng chịu lực của lông nhím.

Nhóm nghiên cứu đã chia nhỏ các đoạn lông nhím để nén với cường độ 45 MPa và tính toán quá trình biến dạng và khả năng chịu lực. Kết quả cho thấy, các thành phần trong cấu trúc lông nhím bị xô lệch khi lực tác động, nhưng nhờ có lõi xốp, lông nhím không bị biến dạng nhiều.

Lông nhím có cấu trúc phức tạp

Lông nhím có đặc tính bền chắc, chịu lực tốt. Ảnh: USA Today.

Dựa trên kết quả này, TS Phương cho biết nhóm nghiên cứu đã phát triển phần mềm chuyên dụng để thiết kế kết cấu 3D có đặc điểm thành phần và cấu trúc giống lông nhím. Vật liệu in thay thế chất keratin lông nhím là nhựa trong suốt accura clearvue với ưu điểm về độ bền và chính xác trong quá trình thiết kế.

Theo kết cấu in mới, lớp vỏ ngoài cùng, được bao bọc bên trong là hàng nghìn thanh nhựa siêu mỏng với đường kính khoảng 1 milimet liên kết đối xứng với nhau để tạo thành cấu trúc xốp, phân bố đều khi có lực nén. Giống như lông nhím, phần lõi xốp này đóng vai trò ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng chịu lực của kết cấu.

Bản thiết kế (trái) và kết cấu 3D được nhóm in thành công. Ảnh: NNC.

Bản thiết kế (trái) và kết cấu 3D được nhóm in thành công. Ảnh: NNC.

Kết quả thử nghiệm cho thấy kết cấu này có thể chịu lực theo phương thẳng đứng với cường độ cao, lên tới 259 MPa. TS Phương cho biết, kết cấu này có thể ứng dụng để tạo ống thép, nhôm mỏng nhẹ mà chịu lực tốt, hoặc phát triển các thanh giảm chấn cho xe ô tô khi va chạm, tránh hư hỏng và tai nạn.

Ông cho biết, ngoài nhựa, nhóm sẽ in kết cấu này bằng nhiều vật liệu khác nhau như cao su, nhôm, thép để đưa vào công trình thử nghiệm.

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Thứ Năm, 18 Tháng Giêng 201811:00 SA
Một trong những lý do khiến nhiều người cho rằng năng lượng quang điện mặt trời sẽ chiếm lĩnh thế giới là bởi nó có thể mở rộng
Thứ Năm, 18 Tháng Giêng 20188:00 SA
Thiết kế mới này nhằm giúp drone có thể tự chủ động hoạt động một cách hiệu quả hơn, đưa ra quyết định chính xác và kịp thời trước
Thứ Tư, 17 Tháng Giêng 20187:00 CH
Chúng ta đang sống trong thời đại mà hầu hết các sinh hoạt của mỗi chúng ta đều ít nhiều bị lệ thuộc vào kỹ thuật – từ việc di chuyển, mua sắm đến cách chúng ta giữ liên lạc vớ
Thứ Tư, 17 Tháng Giêng 20185:00 CH
Trong tương lai gần, muốn có con, bạn chỉ cần gửi một ít da qua Amazon rồi nhận lại một đứa trẻ. Đây không phải phim viễn tưởng mà là tuyên bố của một nhà khoa học danh tiếng.
Thứ Tư, 17 Tháng Giêng 20189:00 SA
Betsey Lewis là nhà tâm linh nổi tiếng thế giới, từng xuất bản nhiều cuốn sách như “Những tiết lộ bí ẩn”, “Lời tiên tri năm 2016 và hơn thế nữa”, theo Amazon.
Thứ Ba, 16 Tháng Giêng 20187:00 CH
Một nhóm các nhà khoa học tại Mỹ đã tiến hành nghiên cứu về tần suất nói dối trên 1.000 người dân Mỹ trưởng thành. Trong đó, các thành viên tham gia được yêu cầu
Thứ Ba, 16 Tháng Giêng 20181:00 SA
uối năm 2018 này, Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA đã trên chặng đường thám hiểm chưa con tàu nào trong lịch sử khám phá Vũ trụ
Thứ Hai, 15 Tháng Giêng 20183:00 CH
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới chính xác hơn để đo nhiệt độ đại dương bằng cách đánh giá sự tích tụ của khí hiếm
Thứ Hai, 15 Tháng Giêng 20189:00 SA
Trước một buổi phỏng vấn, một kỳ thi hoặc một cuộc hẹn hò, bạn luôn hồi hộp và hình dung ra đủ thứ tình huống có thể xảy đến.
Chủ Nhật, 14 Tháng Giêng 20182:00 CH
Thiết bị cầm tay mới trang bị các công nghệ hiện đại cho phép pháo binh Mỹ tăng đáng kể khả năng ngắm bắn chính xác mục tiêu.