Kim loại mới không thể chìm trong nước, lấy ý tưởng từ kiến lửa

Miếng kim loại nổi lên trên mặt nước sau khi được xử lý bằng công nghệ cao. Ảnh: dailymail.co.uk

Loài kiến lửa và nhện chuông lặn đã truyền cảm hứng cho các nhà khoa học chế tạo ra chất kim loại mới với khả năng kháng nước, có thể dùng để đóng những con tàu không thể chìm trong tương lai.

Tờ Daily Mail đưa tin để tạo ra chất kim loại đặc biệt trên, nhóm nghiên cứu tại Đại học Rochester (Mỹ) đã sử dụng chùm tia laser rất ngắn để 'khắc' những đường nét siêu nhỏ lên trên bề mặt của lá nhôm của nó để giữ không khí.

Thậm chí khi họ nhấn chìm thứ kim loại này xuống nước, nó sẽ lại trồi lên và tiếp tục nổi trên bề mặt ngay sau khi sức ép được giải phóng.

'Chất liệu này có thể ứng dụng chế tạo tàu không thể chìm hay thiết bị nổi đeo trên người, thứ mà vẫn nổi trên mặt nước dù bị đâm thủng, hoặc thiết bị giám sát điện tử có khả năng hoạt động lâu dài trên đại dương', Giáo sư Chunlei Guo, người chỉ đạo nghiên cứu viết trên tạp chí khoa học ACS Applied Materials and Interfaces.

Kiến lửa có thể sống sót trong thời gian dài ở dưới hoặc trên mặt nước bằng cách tập hợp chân của chúng lại tạo thành một chiếc bè mảng. Chúng sau đó chặn không khí lại bằng chính những cơ thể kháng nước của chúng, giúp chúng nổi trên mặt nước.

Nhóm nghiên cứu cũng lấy ý tưởng chế tạo từ loài nhện chuông lặn (Argyroneta aquatic). Loài sinh vật này tạo ra một quả bóng khí ở phần bụng và chân, hay còn gọi là 'chuông lặn' của chúng. Sau đó, nó sử dụng không khí trong quả bóng để thở và chỉ nổi lên mặt nước khi cần nạp lại bóng khí.

Giáo sư Guo đã sử dụng phương pháp này để chứa không khí trong bong bóng nhằm đảm bảo rằng sau thời gian dài dưới nước, các cấu trúc kim loại của ông vẫn có thể chứa đủ không khí để nổi được khi quay trở lại mặt nước.

Quá trình này bao gồm việc đặt hai miếng nhôm đã qua xử lý nằm đối mặt với nhau, với khoảng không gian vừa đủ giữa chúng để tạo ra một bong bóng khí. Hai bề mặt sẽ trở nên siêu kháng nước và ngăn nước tràn vào khoang trung tâm ngay cả khi cấu trúc này bị nhấn chìm dưới nước.

Không chỉ hiệu quả với nhôm, tiến sĩ Guo cho biết 'quá trình khắc' – trọng tâm của việc tạo ra bề mặt vật thể kháng nước – có thể áp dụng đối với các kim loại và vật chất khác.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thứ kim loại mới này bằng cách gây áp lực để giữ nó ở dưới nước trong quãng thời gian dài hơn, sau đó quan sát liệu nó có tiếp tục nổi hay không. Kết quả, sau khi bị nhấn chìm hai tháng, cấu trúc này ngay lập tức trồi lên bề mặt khi lực ép được dỡ bỏ. Họ cũng thử xuyên thủng nhiều lỗ trên bề mặt kim loại và nhận thấy nó vẫn nổi được vì bong bóng khí vẫn còn nguyên.

Lần đầu sử dụng công nghệ 'khắc', nhóm nghiên cứu của ông Guo phải mất đến 1 giờ để khắc từng khoảng nhỏ trên bề mặt. Giờ đây, với việc dùng tia laser mạnh hơn và máy quét nhanh hơn, ông Guo đã có thể đẩy nhanh quá trình trên, khiến nó trở nên khả thi hơn để ứng dụng vào thực tiễn.

Nếu kim loại này được sản xuất ở quy mô lớn, nó có tiềm năng được ứng dụng để chế tạo tàu, thuyền không thể chìm, hoặc thiết bị hỗ trợ nổi đeo tay, ngay cả sau khi bị đâm thủng.