Siêu vật liệu cứng hơn kim cương khi bị đạn bắn

Các nhà khoa học Mỹ chế tạo thành công một loại vật liệu mới dễ uốn giống như lá kim loại mỏng nhưng đủ cứng để ngăn chặn một viên đạn.

Các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Tiên tiến (ASRC) thuộc Đại học Thành phố New York (Mỹ) sử dụng hai lớp graphene – mỗi lớp có độ dày bằng một nguyên tử carbon – để tạo ra một loại vật liệu mới cứng như kim cương khi bị va đập ở nhiệt độ phòng.

Vật liệu này được gọi là diamene. Nó sẽ có nhiều ứng dụng tiềm năng trong tương lai, chẳng hạn như làm lớp phủ bảo vệ chống thấm nước hoặc áo giáp chống đạn siêu nhẹ. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology vào tháng 12/2017.

"Trước đây, khi chúng tôi thử nghiệm graphene với một lớp nguyên tử carbon đơn giản, vật liệu thu được khá mềm khi hứng chịu một lực tác động. Nhưng với diamene dày 2 lớp nguyên tử carbon, chúng tôi bất ngờ nhận thấy vật liệu mới dưới tác động của áp lực đã trở nên siêu cứng, thậm chí cứng hơn cả kim cương" - Elisa Riedo – tác giả chính của nghiên cứu tại ASRC – cho biết.

Diamene bình thường khá mềm và dễ uốn, nhưng khi có lực tác động nó trở nên cứng hơn rất nhiều. Vì vậy, nếu vật liệu diamene bị bắn bởi một viên đạn, nó sẽ ngăn cản viên đạn đi qua.

Điều thú vị là quá trình chuyển đổi trạng thái từ mềm dẻo sang cứng như kim cương chỉ xảy ra khi có chính xác hai lớp graphene ghép lại với nhau. Số lớp graphene ít hơn hoặc nhiều hơn đều không xảy ra hiện tượng này.

"Than chì (graphite) và kim cương được cấu tạo hoàn toàn bằng carbon, nhưng các nguyên tử carbon sắp xếp khác nhau trong mỗi vật liệu, mang lại cho chúng những tính chất khác biệt như độ cứng, tính mềm dẻo và dẫn điện. Kỹ thuật mới cho phép chúng tôi thao tác trên than chì khiến nó có thể mang các đặc điểm giống như kim cương trong một số điều kiện cụ thể" - Angelo Bongiorno – thành viên của nhóm nghiên cứu – cho biết.

Graphene là "vật liệu kỳ diệu" được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2004 bằng cách tách than chì thành các lớp đơn nguyên tử carbon. Kể từ đó, giới khoa học đã đưa ra rất nhiều ứng dụng mới cho vật liệu này, từ năng lượng sạch cho đến các thấu kính nhìn vào ban đêm.