Đột phá về công nghệ – Pin thể rắn cho khả năng sạc đầy trong 10 phút

/in /by

Các nhà nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng John A. Paulson (SEAS) của Harvard đã phát triển một loại pin thể rắn có thể sạc và xả ít nhất 6.000 lần và có thể được sạc lại trong khoảng thời gian ngắn.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Materials mô tả một phương pháp mới để chế tạo pin thể rắn với cực dương kim loại Lithium. Ông Xin Li, Phó Giáo sư Khoa học Vật liệu tại SEAS và là tác giả chính của bài báo, cho biết “Pin cực dương kim loại Lithium được coi là “chén thánh” của pin vì chúng có công suất gấp 10 lần cực dương than chì thương mại và có thể tăng đáng kể quãng đường lái xe của xe điện. Nghiên cứu của chúng tôi là một bước quan trọng hướng tới pin thể rắn thực tế hơn cho các ứng dụng công nghiệp và thương mại”.

Pin thể rắn có thể sẽ thay thế pin Lithium trong tương lai gần. Ảnh minh họa

Một trong những thách thức lớn nhất khi thiết kế pin thể rắn là sự hình thành các sợi nhánh trên bề mặt cực dương, gây nguy cơ chập hoặc cháy pin. Các sợi nhánh này xuất hiện khi ion Lithium di chuyển qua từ cực âm sang cực dương trong quá trình sạc, tạo ra một bề mặt không đồng đều và không đồng nhất, thuận lợi cho sự hình thành sợi nhánh bén rễ.

Trước đó, nghiên cứu đã thiết kế pin nhiều lớp để ngăn chặn sự xâm nhập của sợi nhánh, nhưng không ngăn chặn chúng hoàn toàn. Tuy nhiên, nghiên cứu mới nhất này đã đạt được thành công khi ngăn chặn sự hình thành sợi nhánh bằng cách sử dụng các hạt silicon có kích thước micron ở cực dương.

Trong thiết kế này, các hạt silicon giữ vai trò quan trọng trong việc hạn chế phản ứng kết dính và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình mạ đồng nhất một lớp kim loại Lithium dày. Ông Xin Li giải thích: “Trong thiết kế của chúng tôi, kim loại Lithium được bao quanh hạt silicon, giống như lớp vỏ sô cô la cứng bao quanh lõi hạt dẻ trong kẹo sô cô la”.

Đặc biệt, nhờ vào quá trình mạ và bóc vỏ nhanh chóng trên bề mặt bằng phẳng, pin có thể sạc lại chỉ trong khoảng 10 phút. Phiên bản pin dạng túi, kích thước bằng tem bưu chính, đã được chế tạo với công nghệ này, vượt trội với việc giữ lại 80% công suất sau 6.000 chu kỳ sạc, khiến chúng trở nên ưu việt so với các pin dạng túi hiện tại trên thị trường.

Nghiên cứu này là một bước quan trọng hướng tới việc phát triển pin thể rắn thực tế hơn, có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và thương mại, đồng thời mở đường cho sự tiến bộ trong lĩnh vực pin xe điện.

Duy Trinh (T/h)
https://vietq.vn/dot-pha-ve-cong-nghe—pin-the-ran-cho-kha-nang-sac-day-trong-10-phut-d218254.html

Vật liệu cách âm từ rơm có khả năng hạn chế cháy nổ, thấm nước

/in /by

Nhóm nhà khoa học Việt Nam đã có một bước tiến lớn trong lĩnh vực vật liệu sau khi nghiên cứu thử nghiệm thành công tường cách âm từ rơm có khả năng hạn chế cháy nổ, thấm nước.

Cháy nổ trở thành một vấn đề lớn được sự quan tâm của xã hội. Xử lý vấn đề này sẽ giúp sản phẩm dễ được chấp thuận hơn trong xây dựng. Với độ ẩm cao của khí hậu nhiệt đới như ở Việt Nam, sản phẩm không bị nước thấm sẽ có tuổi thọ lâu hơn. Với nghiên cứu tách sợi xenlulose rỗng từ rơm, TS Vũ Việt Dũng (35 tuổi, quê Nam Định) cùng cộng sự tạo tấm tường cách âm đạt các tiêu chuẩn cho công trình xây dựng.

Theo TS Vũ Việt Dũng, trong nước có một số đơn vị làm tường cách âm bằng rơm nhưng, “các sản phẩm chủ yếu sử dụng chất phụ gia như xi măng, keo… làm chất kết dính, không hoàn toàn tự nhiên”. Sản phẩm của nhóm đã được kiểm định các chỉ số về độ cách âm, cách nhiệt và tiêu âm đạt tiêu chuẩn cho công trình xây dựng. Sản phẩm phù hợp cách âm ở tần số thấp (âm thanh trầm) như các quán bar, phòng ngủ, khách sạn… hoặc cách nhiệt trong mái nhà xưởng, vách…

Về vấn đề vật liệu chế tạo từ rơm nên có nhiều lo ngại về nguy cơ cháy nổ. TS Dũng lý giải, tường từ rơm vẫn có thể bắt lửa nhưng đặc tính chậm cháy lan vì cấu trúc liền khối khiến ngọn lửa âm ỉ bên trong, tốc độ cháy không bằng các vật liệu bằng mút xốp, nhựa…

Vật liệu cách âm từ rơm có khả năng hạn chế. (Ảnh chụp màn hình)

Từ khi sản phẩm ra mắt lần đầu tiên năm 2022, ông Dũng cho biết, nhận được nhiều đóng góp nhằm cải tiến sản phẩm. Ghi nhận các ý kiến này, ông đã nghiên cứu nâng cấp một số tính chất sản phẩm, bao gồm khả năng kháng ẩm và cháy nổ ở mức độ tiêu chuẩn. Theo thử nghiệm từ TS Vũ Việt Dũng, nước không còn ngấm vào tấm cách âm từ rơm. Khi tiếp xúc với ngọn lửa cao từ bình khò lửa, vật liệu không dễ cháy, không bị cháy lan ra sang bên khi ngọn lửa tắt.

Sau những cải tiến về mặt tính chất sản phẩm, một số mẫu sản phẩm mới từ rơm đã được hình thành với kích thước 600 x 600 mm. Các sản phẩm đều sử dụng lõi rơm ép chặt giảm độ rỗng có bổ sung các mặt cứng hai bên làm tăng khả năng cách âm và cách nhiệt. Với trọng lượng nhẹ, dễ di chuyển, cắt gọt và lắp đặt tới mọi công trình khi thi công.

Tận dụng đặc tính hút ẩm của sản phẩm với những sợi cenlulose rỗng bên trong, âm thanh sẽ đi vào trong, năng lượng âm thanh bị tổn thất và giữ lại trước khi đi ra ngoài. Với độ rỗng lớn, khả năng hấp thụ âm có thể lên tới 90%. Vật liệu tiêu âm phù hợp sử dụng rộng rãi trong các không gian có kích thước lớn như nhà hát, hội trường, sân khấu hay trong các phòng hòa nhạc. Một lợi ích khác là các sản phẩm tự nhiên, không hóa chất sẽ đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng hơn.


Thiết kế rỗng cho khả năng hấp thụ âm tốt. (Ảnh: NVCC)

Thử nghiệm cho thấy vật liệu này đạt hệ số cách âm (Transmission loss [dB]) 65 dB ở tần số thấp dưới 1.000 Hz. Đây là dải tần số thường gặp trong đời sống hàng ngày từ tiếng ồn quán karaoke, phương tiện giao thông, máy móc nhà xưởng hay các công trình xây dựng.

Theo ông Dũng, sản phẩm cách âm cách nhiệt từ sợi rơm đã bổ sung các đặc tính tốt về kháng nước, chống cháy lan, có thể là sự lựa chọn phù hợp để lắp đặt cho các công trình tiêu âm (hội trường, giảng đường…) và cách âm cho nhà ở, khách sạn…

Nghiên cứu về việc tách sợi xenlulose rỗng từ rơm của TS Vũ Việt Dũng và nhóm đã tạo ra một sản phẩm cách âm và cách nhiệt bền vững, không chỉ giải quyết vấn đề cháy nổ mà còn đáp ứng các yêu cầu cao cấp của công trình xây dựng hiện đại. Đây không chỉ là một đóng góp quan trọng cho lĩnh vực nghiên cứu mà còn là một lựa chọn tích cực cho ngành công nghiệp xây dựng và bảo vệ môi trường.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7839 : 2007 (ISO 11546 : 1995) về Âm học – Xác định hiệu quả cách âm của vỏ cách âm

TCVN 7839 : 2007 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/ TC 43 ” Âm học” biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

– TCVN 7839 – 1 : 2007 (ISO 11546 – 2 :1995) Phần 1: Phép đo ở điều kiện phòng thí nghiệm (để công bố kết quả).

– TCVN 7839 – 2 : 2007 (ISO 11546 – 2 :1995) Phần 2: Phép đo tại hiện trường (cho mục đích công nhận và kiểm định).

Về phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này được áp dụng không hạn chế với vỏ cách âm đứng cách biệt có thể tích nhỏ hơn 2m3. Trong trường hợp sử dụng nguồn âm thực để xác định hiệu quả cách âm của vỏ cách âm có thể tích vượt quá 2m3 thì các yêu cầu liên quan đến thể tích tối đa cho phép phải đáp ứng đầy đủ trong tiêu chuẩn được sử dụng. Phương pháp nguồn âm thực của thiết bị có thể áp dụng cho bất kỳ loại vỏ cách âm nào, ví dụ như vỏ cách âm gắn cố định vào máy.

Khi sử dụng phương pháp hoán vị hoặc phương pháp nguồn âm nhân tạo, thể tích tối đa của vỏ cách âm là 2 m3. Phương pháp này không áp dụng cho loại vỏ cách âm vừa sát.

Duy Trinh (t/h)
https://vietq.vn/vat-lieu-cach-am-tu-rom-co-kha-nang-han-che-chay-no-tham-nuoc-d218136.html

Phát triển pin nhiên liệu vi sinh lấy năng lượng hoàn toàn bằng đất

/in /by

Một nhóm nghiên cứu của Đại học Northwestern đã chứng minh phương pháp mới đáng chú ý để tạo ra điện, với thiết bị có kích thước bằng bìa mềm đặt trong đất và thu năng lượng được tạo ra khi vi khuẩn phân hủy chất bẩn.

Pin nhiên liệu vi sinh đã tồn tại hơn 100 năm. Chúng hoạt động hơi giống một cục pin, với cực dương, cực âm và chất điện phân – nhưng thay vì lấy điện từ các nguồn hóa học, chúng hoạt động với vi khuẩn cung cấp điện một cách tự nhiên cho các dây dẫn gần đó khi chúng ăn vào đất.

Vấn đề cho đến nay là cung cấp nước và oxy cho chúng trong khi bị chôn vùi trong đất. Cựu sinh viên UNW và trưởng dự án Bill Yen cho biết: “Mặc dù pin nhiên liệu vi sinh vật đã tồn tại như một khái niệm trong hơn một thế kỷ, nhưng hiệu suất không đáng tin cậy và công suất đầu ra thấp đã cản trở nỗ lực sử dụng chúng trong thực tế, đặc biệt là trong điều kiện độ ẩm thấp”.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã bắt đầu tạo ra một số thiết kế mới nhằm cung cấp cho các tế bào khả năng tiếp cận liên tục với oxy, nước và đã thành công với thiết kế có hình dạng giống như một hộp mực đặt thẳng đứng trên một đĩa nằm ngang. Cực dương bằng nỉ carbon hình đĩa nằm ngang ở đáy thiết bị, chôn sâu trong đất nơi nó có thể thu giữ các electron khi vi khuẩn tiêu hóa chất bẩn.


Pin nhiên liệu vi sinh vật được chôn trong đất và tạo ra năng lượng.

Trong khi đó, cực âm kim loại dẫn điện nằm thẳng đứng trên đỉnh cực dương. Do đó, phần dưới cùng nằm đủ sâu để có thể tiếp cận hơi ẩm từ lớp đất sâu, trong khi phần trên nằm ngang với bề mặt. Một khe hở không khí trong lành chạy dọc theo chiều dài điện cực, một nắp bảo vệ phía trên ngăn bụi bẩn, mảnh vụn rơi vào và cắt đứt khả năng tiếp cận oxy của cực âm. Một phần của cực âm cũng được phủ lớp vật liệu chống thấm để khi bị ngập nước, vẫn còn một phần kỵ nước của cực âm tiếp xúc với oxy để duy trì hoạt động của pin nhiên liệu.

Trong thử nghiệm, thiết kế này hoạt động ổn định ở các mức độ ẩm khác nhau của đất, từ hoàn toàn ở dưới nước đến “hơi khô” với chỉ 41% nước theo thể tích trong đất. Trung bình nó tạo ra lượng điện năng gấp 68 lần mức cần thiết để vận hành các hệ thống phát hiện cảm ứng và độ ẩm trên tàu, đồng thời truyền dữ liệu qua một ăng-ten nhỏ đến trạm gốc gần đó.

Theo trưởng dự án Bill Yen: “Với hàng nghìn tỷ loại pin như hiện nay, chúng ta không thể chế tạo từng thiết bị bằng lithium, kim loại nặng và chất độc nguy hiểm cho môi trường. Chúng ta cần tìm giải pháp thay thế cung cấp lượng năng lượng thấp cho mạng lưới thiết bị phi tập trung. Để tìm kiếm giải pháp, chúng tôi đã xem xét các pin nhiên liệu vi sinh vật trong đất, sử dụng vi khuẩn đặc biệt để phân hủy đất và sử dụng lượng năng lượng thấp đó để cung cấp năng lượng cho các cảm biến. Miễn là có carbon hữu cơ trong đất để vi khuẩn phân hủy, pin nhiên liệu có thể tồn tại mãi mãi”.

Do đó, cảm biến như thế này có thể rất hữu ích cho những người nông dân muốn theo dõi các yếu tố khác nhau của đất như độ ẩm, chất dinh dưỡng, chất gây ô nhiễm,… và áp dụng phương pháp tiếp cận nông nghiệp chính xác dựa trên công nghệ.

Theo nhóm nghiên cứu, có lẽ phần thú vị nhất ở đây là tất cả thành phần của thiết kế đều có thể được mua sẵn tại một cửa hàng đồ kim khí. Vì vậy, không có vấn đề gì về chuỗi cung ứng hoặc nguyên liệu giữa nghiên cứu này và thương mại hóa rộng rãi.

Hà My
https://vietq.vn/phat-trien-pin-nhien-lieu-vi-sinh-lay-nang-luong-hoan-toan-bang-dat-s18-d218137.html

Công nghệ mới tạo ra nấm men chạy bằng năng lượng mặt trời

/in /by

Các nhà khoa học đã tạo ra công nghệ mới có thể tạo ra nấm men bằng cách thu năng lượng từ mặt trời. Nhóm nghiên cứu cho biết, kỹ thuật này cực kỳ dễ thực hiện, không chỉ giúp hiểu thêm về sự tiến hóa mà còn tạo ra bia và nhiên liệu sinh học tốt hơn.

Bất kỳ nhà sản xuất bia hoặc làm bánh nào cũng biết rằng men rất nhạy cảm với ánh sáng. Việc tiếp xúc với ánh sáng khiến men dễ bị hỏng và sản phẩm như bánh mì hoặc bia không tạo được độ phồng. Chất men phát triển, hoạt động tốt nhất trong bóng tối hoàn toàn và được kiểm soát nhiệt độ cẩn thận. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Georgia Tech đã chế tạo men không chỉ tồn tại mà còn phát triển mạnh trong ánh sáng.

Các nhà nghiên cứu đã chỉnh sửa gen của nấm men để biến nó thành sinh vật quang dưỡng – một sinh vật thu ánh sáng và sử dụng nó để tạo ra năng lượng. Hầu hết khả năng này xuất hiện thông qua bộ máy phân tử phức tạp, sẽ quá cồng kềnh để đưa vào một sinh vật không có bối cảnh di truyền thích hợp.

Đối với nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã cung cấp cho nấm men công cụ đơn giản hơn nhiều – protein gọi là rhodopsin, có khả năng tự chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng. Chúng không chỉ khép kín mà các gen của chúng còn được truyền đi một cách tự nhiên giữa các sinh vật, thông qua quá trình gọi là chuyển gen ngang. Cơ chế này là yếu tố chính trong các quá trình như kháng kháng sinh.


Nấm men được thiết kế để có thể tạo ra năng lượng từ ánh sáng.

Autumn Peterson, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Rhodopsin được tìm thấy trên khắp cây sự sống và dường như được sinh vật lấy gen từ nhau trong quá trình tiến hóa”.

Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp gen rhodopsin từ loại nấm ký sinh và đưa nó vào một cơ quan gọi là không bào trong tế bào nấm men. Ngay cả khi không có bất kỳ sự tối ưu hóa nào, nấm men vẫn có thể tạo ra năng lượng từ ánh sáng để hỗ trợ năng lượng thông thường từ oxy. Khi được thắp sáng, men đã qua chỉnh sửa phát triển nhanh hơn men tự nhiên khoảng 2% và hoạt động tốt hơn men đã qua chỉnh sửa để trong bóng tối.

Anthony Burnetti, đồng tác giả của nghiên cứu cho hay: “Ở đây, chúng tôi có một gen duy nhất và chúng tôi chỉ đưa nó qua bối cảnh thành một dòng chưa bao giờ là sinh vật quang dưỡng trước đây và nó vẫn hoạt động. Điều này nói lên rằng hệ thống này thực sự dễ dàng thực hiện công việc trong một sinh vật mới”.

Nhóm nghiên cứu cho biết, nghiên cứu này có thể giúp các nhà khoa học thiết kế chủng nấm men năng suất cao hơn cho mọi thứ từ bia đến nhiên liệu sinh học. Nhưng mục tiêu cụ thể của họ là sử dụng nó để nghiên cứu quá trình tiến hóa, cụ thể là sự sống có thể đã tạo ra bước nhảy vọt từ dạng đơn bào sang dạng đa bào như thế nào. Năm ngoái, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một chút chọn lọc tự nhiên nhân tạo và qua hàng nghìn thế hệ đã phát triển nấm men lớn hơn 20.000 lần và cứng hơn 10.000 lần, hình thành các cụm khuẩn lạc bắt đầu thể hiện một số đặc tính của đa bào.

Một trong những thách thức chính của dự án đó là cung cấp đủ năng lượng cho nấm men đang phát triển. Oxy là nguồn chính của nó, nhưng khi các cấu trúc ngày càng lớn hơn thì việc khuếch tán đủ oxy khắp nơi càng khó khăn hơn. Bước tiếp theo là cần cố gắng thực hiện thí nghiệm tiến hóa đa bào với nấm men quang hướng để xem liệu việc có nhiều lựa chọn hơn để sản xuất năng lượng có giúp tăng cường vi khuẩn hay không.

Hà My
https://vietq.vn/cong-nghe-moi-tao-ra-nam-men-chay-bang-nang-luong-mat-troi-s17-d218104.html

Công nghệ pin hạt nhân có thể sử dụng 50 năm không cần sạc

/in /by

Một công ty khởi nghiệp Trung Quốc công bố đang trong quá trình nghiêm cứu thử nghiệm thí điểm loại pin hạt nhân siêu nhỏ có thể tạo ra điện trong 50 năm mà không cần sạc hoặc bảo trì.

Thực tế, các nhà khoa học ở Liên Xô và Hoa Kỳ đã có thể phát triển công nghệ này để sử dụng trong tàu vũ trụ, hệ thống tưới nước và các trạm khoa học từ xa, tuy nhiên pin nhiệt hạch vừa tốn kém vừa cồng kềnh.

Do đó với công nghệ mới này, công ty Betavolt có trụ sở tại Bắc Kinh trở thành công ty đầu tiên trên thế giới thực hiện thành công việc thu nhỏ năng lượng nguyên tử, đặt 63 đồng vị hạt nhân vào một mô-đun nhỏ hơn một đồng xu. Pin hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng được giải phóng khi phân hủy các đồng vị thành điện năng, thông qua một quá trình được khám phá lần đầu tiên vào thế kỷ 20.


Pin hạt nhân siêu nhỏ có thể sử dụng 50 năm không cần sạc (Ảnh: Independent)

Theo đó pin hạt nhân đầu tiên của Betavolt có thể cung cấp 100 microwatt điện và điện áp 3V, đồng thời có kích thước 15x15x5 milimet khối, tuy nhiên công ty có kế hoạch sản xuất pin có công suất 1 watt vào năm 2025.

Về khả năng ứng dụng, với kích thước nhỏ, pin hạt nhân có thể được sử dụng hàng loạt để tạo ra nhiều năng lượng hơn, do đó có thể tạo ra những chiếc điện thoại di động không bao giờ cần sạc và máy bay không người lái có thể bay mãi mãi. Thiết kế nhiều lớp của nó cũng có nghĩa là nó sẽ không bắt lửa hoặc phát nổ trước lực đột ngột, đồng thời có khả năng hoạt động ở nhiệt độ từ -60C đến 120C.


Mô phỏng cấu trúc của pin hạt nhân cỡ nhỏ do Betavolt đang phát triển.

“Pin năng lượng nguyên tử Betavolt có thể đáp ứng nhu cầu cung cấp năng lượng lâu dài trong nhiều tình huống, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, thiết bị AI, thiết bị y tế, bộ vi xử lý, cảm biến tiên tiến, máy bay không người lái nhỏ và robot siêu nhỏ”, công ty Betavolt tuyên bố.

Trước lo ngại về pin hạt nhân có thể ảnh hưởng tới sức khỏe, Betavolt khẳng định: “Pin năng lượng nguyên tử do Betavolt phát triển tuyệt đối an toàn, không có bức xạ bên ngoài và phù hợp để sử dụng trong các thiết bị y tế như máy điều hòa nhịp tim, tim nhân tạo và ốc tai trong cơ thể con người”.

“Pin năng lượng nguyên tử thân thiện với môi trường. Sau thời gian phân rã, 63 đồng vị biến thành đồng vị ổn định của đồng, không có tính phóng xạ và không gây ra bất kỳ mối đe dọa hay ô nhiễm nào cho môi trường”, đại diện Betavolt nói.

Công ty Betavolt hiện đang tiến hành thử nghiệm thí điểm và có kế hoạch bắt đầu sản xuất pin hàng loạt để phục vụ thị trường đại chúng trong tương lai gần.

Duy Trinh (theo Independent)
https://vietq.vn/dot-pha-cong-nghe-pin-su-dung-nang-luong-hat-nhan-co-the-su-dung-50-nam-khong-can-sac-d218037.html

Phát triển vật liệu gỗ trong suốt bền hơn gấp 10 lần so với thủy tinh

/in /by

Các nhà nghiên cứu đang phát triển 1 loại vật liệu mới, có tên là gỗ trong suốt, mục đích thay thế cho mặt kính hoặc mica có độ bền gấp 10 lần thủy tinh. Nếu thành công, công nghệ này sẽ là 1 bước ngoặt cho ngành công nghiệp màn hình.

Hơn 30 năm trước, nhà thực vật học người Đức, Siegfried Fink đã thành công trong việc tạo ra gỗ trong suốt và ông đã công bố kỹ thuật của mình trong một tạp chí chuyên ngành về công nghệ gỗ. Bài báo năm 1992 này đã là nghiên cứu cuối cùng về gỗ trong suốt trong, cho đến khi một nhà nghiên cứu tên là Lars Berglund tình cờ phát hiện nó.


Mảnh kính được tạo ra từ gỗ trong suốt (Ảnh: USDA Forest Service)

Berglund đã được truyền cảm hứng từ phát hiện của Fink, nhưng không phải vì lý do thực vật học. Nhà khoa học vật liệu này, làm việc tại Viện Công nghệ Hoàng gia (Kungliga Tekniska Högskolan- KTH) ở Thụy Điển, chuyên về composite polymer và quan tâm đến việc tạo ra một lựa chọn mạnh mẽ hơn cho nhựa trong suốt.

Sau nhiều năm thực nghiệm, nghiên cứu của những nhóm này đang bắt đầu đạt được thành công. Gỗ trong suốt có thể sớm được sử dụng trong màn hình siêu cường cho điện thoại thông minh; trong đèn trang trí mềm, sáng bóng; và thậm chí cả như các tính năng cấu trúc, chẳng hạn như cửa sổ có thể thay đổi màu sắc.

“Tôi thực sự tin rằng vật liệu này có tương lai hứa hẹn,” Qiliang Fu, một chuyên gia vật liệu nanotechnolog tại Đại học Lâm nghiệp Nanking ở Trung Quốc, người đã làm việc trong phòng thí nghiệm của Berglund khi là sinh viên nghiên cứu.

Gỗ được tạo ra từ vô số các kênh nhỏ dọc, giống như một bó ống rắn được liên kết với nhau bằng keo. Những tế bào hình ống này truyền chất nước và dưỡng chất qua cây, và khi cây được thu hoạch và độ ẩm bay hơi, các khe hở không khí được tạo ra. Để tạo ra gỗ trong suốt, các nhà khoa học cần phải sửa đổi hoặc loại bỏ keo, gọi là lignin, giữ các bó túi tế bào lại với nhau và cung cấp cho thân cây và những cành cây nhiều tông màu nâu đất. Sau khi tẩy màu lignin đi hoặc loại bỏ nó bằng cách nào đó, một kết cấu xương màu trắng sữa của các tế bào rỗng vẫn còn lại.

Kết cấu này vẫn mờ, vì tường tế bào làm bẻ đè ánh sáng theo một mức độ khác nhau so với không khí trong các túi tế bào – giá trị gọi là chỉ số khúc xạ. Việc điền khe hở không khí bằng chất như nhựa epoxy làm bẻ đè ánh sáng theo một mức độ tương tự với tường tế bào khiến gỗ trở nên trong suốt.

Theo nhà khoa học vật liệu Liangbing Hu, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu về gỗ trong suốt tại Đại học Maryland ở College Park, vật liệu mà các nhà nghiên cứu làm việc thường mỏng – thường ít hơn một milimét đến khoảng một centimet nhưng các tế bào tạo ra một cấu trúc chắc chắn như một cái ổ ong, và những sợi gỗ nhỏ này mạnh mẽ hơn cả sợi cacbon tốt nhất. Và với nhựa thêm vào, gỗ trong suốt vượt trội so với nhựa và kính: trong các thử nghiệm đo lường cách vật liệu dễ vỡ hoặc gãy dưới áp suất, gỗ trong suốt cho khả năng cứng cáp gấp ba lần so với nhựa trong suốt như Plexiglass và khoảng 10 lần so với thủy tinh.

Với những tiến bộ đáng kể này, gỗ trong suốt hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp và đời sống hàng ngày, từ công nghệ màn hình điện thoại thông minh đến trang trí nội thất và cửa sổ thông minh. Nhìn chung, đây là một bước tiến quan trọng trong việc sáng tạo vật liệu và ứng dụng chúng trong thế giới hiện đại.

Duy Trinh (Theo Scientific American)
https://vietq.vn/phat-trien-vat-lieu-go-trong-suot-ben-hon-gap-10-lan-so-voi-thuy-tinh-d217958.html