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