07/05/2018

Các kỹ sư phát triển kỹ thuật để tạo vật liệu thích ứng

Các kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân sự Hoa Kỳ và Đại học Maryland đã phát triển được một phương pháp kỹ thuật làm cho vật liệu composite trở nên rắn chắc hơn và cứng hơn theo yêu cầu khi tiếp xúc với ánh sáng cực tím.

Điều khiển hành vi của vật liệu composite theo yêu cầu này có thể cho phép tạo ra một loạt năng lực tiềm tàng mới cho việc thiết kế, hoạt động và bảo trì máy bay trực thăng quân sự trong tương lai.

Tiến sĩ Frank Gardea, kỹ sư nghiên cứu của ARL cho biết, trọng tâm của nghiên cứu này là kiểm soát cách thức các phân tử tương tác với nhau.

“Động lực thúc đẩy quan trọng đối với nghiên cứu này là mong muốn tạo ra các cấu trúc mới, bắt đầu từ phạm vi nano, nhằm nâng cao các khái niệm về máy bay trực thăng đã được đề xuất trước đây nhưng không khả thi do những hạn chế tồn tại đối với các loại vật liệu composite hiện nay. Một trong những khả năng tiềm tàng quan trọng nhất có thể hình dung được là giảm gánh nặng bảo trì đáng kể do bị hư hỏng khi bay với tốc độ cao ”, Tiến sĩ Bryan Glaz, giám đốc khoa học công nghệ xe của ARL cũng nói.

Công trình nghiên cứu này, đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials Interfaces mới đây, cho thấy rằng những vật liệu tổng hợp này có thể trở nên cứng hơn 93% và mạnh hơn 35% sau 5 phút tiếp xúc với ánh sáng cực tím.

Kỹ thuật này gồm các phân tử phản ứng ánh sáng cực tím để tăng thêm sức mạnh cho các tác nhân tương tự như các ống nano cacbon. Các tác nhân tăng cường phản ứng này sau đó được nhúng trong polymer. Khi tiếp xúc với ánh sáng cực tím, một phản ứng hóa học xảy ra sao cho sự tác động qua lại giữa các tác nhân tăng cường và polymer tăng lên, do đó làm cho vật liệu cứng hơn và mạnh hơn.

Các nhà nghiên cứu cho biết, chất hóa học được sử dụng ở đây thông thường có thể áp dụng cho một loạt các kết hợp của chất tăng cường/polymer do đó phát triển được lợi ích của phương pháp kiểm soát này đối với hàng loạt các hệ thống vật liệu.

“Nghiên cứu này cho thấy rằng có thể kiểm soát được toàn bộ các đặc tính vật chất của các nanocomposite này thông qua kỹ thuật phân tử tại giao diện giữa các thành phần composite. Điều này không chỉ quan trọng đối với nền khoa học cơ bản mà còn đối với việc tối ưu hóa phản ứng thành phần cấu trúc”, tiến sĩ Zhongjie Huang, một nghiên cứu bậc sau tiến sĩ tại Đại học Maryland cho biết.

Các cấu trúc tương lai dựa trên nền tảng nghiên cứu này có thể giúp đưa đến các vật liệu tổng hợp mới có độ giảm chấn cấu trúc được kiểm soát và trọng lượng nhẹ để mà có thể cho phép các khái niệm về máy bay trực thăng tốc độ cao, không phải bảo trì nhiều sẽ trở nên khả thi trong tương lai (ví dụ: soft in-plane tiltrotors). Ngoài ra, phản ứng cơ học có thể kiểm soát sẽ cho phép phát triển các cấu trúc không gian thích ứng có khả năng đáp ứng các điều kiện tải trọng cơ học.

Phòng thí nghiệm nghiên cứu quân sự và các đối tác sẽ tiếp tục đầu tư vào các công nghệ mới nổi và được lấy cảm hứng từ Soldier (binh lính) mà độ tin cậy cao hơn, hiệu suất lớn hơn và có nhiều khả năng nhảy vọt làm chìa khóa cho sự phát triển của các nền tảng thế hệ tiếp theo. Sự hợp tác giữa ARL và Đại học Maryland là rất quan trọng trong sự phát triển của phương pháp này.

“Phòng thí nghiệm của ông tại UMD đã phát triển các vật liệu nano cacbon và các chất hóa học độc đáo nhưng phải đến khi Gardea tiếp cận chúng tôi, chúng tôi mới nhận thức được thách thức và cơ hội hấp dẫn để tái cấu trúc vật liệu composite”, giáo sư, tiến sĩ YuHuang Wan, Khoa Hóa học và Sinh Hóa tại Trường đại học Maryland cho biết.

P.T.T-NASATI (Theo Phys)/Theo Dân trí

Bình luận