Xây dựng khuôn khổ chung để thiết kế các siêu vật liệu

Các nhà nghiên cứu đang phát triển một khuôn khổ chung để thiết kế các siêu vật liệu có khả năng tự trở lại hình dạng ban đầu sau khi bị biến dạng. Chiến lược thiết kế được phát triển trên quy mô độc lập, có thể được áp dụng cho các công trình kiến trúc có quy mô lớn đến các hệ thống có kích thước nano.

Siêu vật liệu có chức năng được xác định bởi cấu trúc có thể bẻ cong ánh sáng và âm thanh, chuyển đổi từ dạng mềm sang cứng, thậm chí còn có thể giảm sóng địa chấn từ các trận động đất. Mỗi một chức năng đều đỏi hỏi một cơ cấu độc đáo, các vật liệu chuyên biệt cho các nhiệm vụ cụ thể.

Các nhà nghiên cứu từ Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) và Wyss Institute of Biologically Inspired Engineering đã phát triển một khuôn khổ chung để thiết kế siêu vật liệu có thể tự định hình. Đối với siêu vật liệu tự định hình, không gian thiết kế đòi hỏi rất lớn. Đây là thách thức cần có những chiến lược thông minh để khám phá các vật liệu này. Thông qua sự hợp tác, các nhà thiết kế và các nhà toán học nhóm nghiên cứu của SEAS đã tìm ra một phương pháp để khái quát các quy tắc và nhanh chóng để tạo ra nhiều mẫu thiết kế hữu ích.

Nghiên cứu được tiến hành từ năm 2014, những thiết kế ban đầu có thể dễ dàng gấp lại và thay đổi hình dạng. Các nhà nghiên cứu nhận thấy những hình cấu trúc hình học đơn giản có thể được sử dụng như các khối xây dựng để tạo thành những lớp siêu vật liệu mới. Bằng cách kết hợp các thiết kế với mô hình tính toán các nhà nghiên cứu có thể đưa ra các kế hoạch chi tiết để xây dựng vật liệu cho tương lai.

Thu Giang (Theo Science Daily)/Báo Xây dựng