Vật liệu mới dùng trong chế tạo máy bay được sao chép từ men răng của con người

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, những chiếc răng trong miệng của chúng ta có rất nhiều điểm chung với những chiếc nanh khổng lồ mà họ tìm thấy trong hộp sọ của một con T-rex. Điều này chứng minh, ở cấp độ vi mô, cấu trúc nền tảng của men răng không có sự thay đổi nhiều qua các thời kỳ. Dựa vào thiết kế đặc biệt này của tự nhiên các nhà khoa học đã tạo ra loại vật liệu mới có thể cải thiện sức mạnh và độ an toàn của máy bay.

Những vật liệu nhân tạo mà con người từng tạo ra được chỉ có thể có một trong hai tính năng: chịu được rung động hoặc đủ cứng. Những kim loại đủ cứng thì chúng không chịu được rung động và sẽ phát triển các vết nứt theo thời gian. Còn những vật liệu nhân tạo chịu được sự rung động như cao su thì không thích hợp để lắp ráp máy bay.

Vật liệu mới dùng trong chế tạo máy bay

Cấu tạo đặc biệt của răng

Răng chúng ta đủ cứng để nhai và xé thức ăn, đồng thời chúng cũng có thể chịu được sự rung động trong suốt quãng đời của một con người từ hoạt động nhai, đi bộ, chạy nhảy... mà không hề bị nứt vỡ.

Ở mức độ vi mô, men răng cấu tạo từ những tinh thể ceramic cứng dạng cột và được bao quanh bởi các protein hữu cơ mềm. Khi chúng ta cắn hoặc nhai sẽ có áp lực đặt lên chiếc răng, những cột tinh thể ceramic cứng bị nén xuống và uốn cong, nhưng nhờ sự tiếp xúc với các protein hữu cơ mềm đã giúp hấp thụ năng lượng dư thừa và không gây hư hại cho cấu trúc răng.

Cấu trúc của răng ở mức độ vi mô
Cấu trúc của răng ở mức độ vi mô.

Giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Kỹ thuật Michigan, Nicholas Kotov, người đã có những nghiên cứu về quá trình thay đổi nhỏ của men răng qua các thời kỳ tiến hóa và Bongjun Yeom, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ đã cùng nhau tạo ra một vật liệu nhân tạo có tính đàn hồi tương tự. Họ sử dụng những dây nano oxit kẽm được bao quanh bởi vật liệu polyme mềm thay những những tinh thể ceramic và protein hữu cơ mềm để tạo ra loại men răng nhân tạo.

Loại men răng nhân tạo này nhẹ hơn, chịu được những rung động liên tục, áp lực lớn và không bị nứt... Đó là những đặc tính cần thiết để sử dụng làm thân máy bay, khung gầm ô tô, các thiết bị điện tử, thậm chí là những thứ phải chịu rung động và lực G cực lớn như phi cơ và tên lửa.

Để sản xuất loại men răng nhân tạo này, các nhà khoa học phải làm lần lượt 40 lớp có độ dài yêu cầu chỉ vài micromet, bằng một phần ngàn của milimet. Và để có đủ vật liệu cho chế tạo một chiếc máy bay sẽ cần một khoảng thời gian rất dài, thậm chí là cả năm trời. Chính vì vậy, Kotov và nhóm của ông vẫn đang tìm cách để có thể sản xuất hàng loạt loại vật liệu này trong tương lai gần.

Thứ Ba, 14/03/2017 17:09
31 👨 347