Phương pháp mới làm tăng độ bền cho thủy tinh

Có rất nhiều phát minh xung quanh ta được lấy ý tưởng từ thiên nhiên và mới đây, các nhà khoa học tại đại học McGill tại Montreal, Canada đã tạo ra một quy trình mới giúp tăng độ bền của thủy tinh và khi làm rơi, vật thể được chế tạo bằng công nghệ này sẽ có khuynh hướng bị méo thay vì gãy vỡ.

Trước tiên chúng ta hãy nghĩ về con sò – nguồn cảm hứng của phát minh trên. Khi bạn nhìn vào mặt trong vỏ của một loài nhuyễn thể chẳng hạn như bào ngư, trai hay hàu, bạn sẽ thấy một vật liệu phát ngũ sắc óng ánh. Đây được gọi là xà cừ và cũng là yếu tố tạo nên độ bền của vỏ. Mặt ngoài vỏ có thành phần chủ yếu là Calcium carbonate rất dòn, dễ vỡ.

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi giáo sư Francois Barthelat đã nghiên cứu cấu trúc bên trong của lớp xà cừ – một lớp bao gồm các phiến rất nhỏ được đan xen vào nhau. Họ cũng phát hiện ra ranh giới giữa các phiến siêu nhỏ này không thẳng mà thay vào đó có hình gợn sóng, giống như các cạnh của một mẫu ghép trong trò chơi xếp hình bằng giấy.

Các nhà khoa học đã mô phỏng ranh giới này trong các phiến thủy tinh siêu nhỏ, bằng việc sử dụng tia laser để chạm trổ mạng lưới các đường nứt micro 3D chiều hình gợn sóng bên trong chúng. Khi các phiến thủy tinh được cho va chạm, những đường nứt micro hấp thụ và phân tán năng lượng, giữ cho thủy tinh không vỡ. Kết quả là những phiến thủy tinh được xử lý bằng kỹ thuật trên có độ bền cao hơn 200 lần so với các phiến thủy tinh bình thường.

Giáo sư Barthelat tin rằng, việc tăng tỉ lệ xử lý từ các phiến thủy tinh nhỏ đến các tấm kính lớn rất đơn giản và nhóm nghiên cứu cũng đang lên kế hoạch áp dụng kỹ thuật vào các vật liệu dòn như gốm và polymer. Báo cáo nghiên cứu của đại học McGill đã vừa được xuất bản trên tạp chí Nature Communications.