VINACHEM

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp California, Los Angeles (Mỹ), đã tạo ra một loại vật liệu aerogel sứ kiểu mới, đặc biệt nhẹ và bền. Vật liệu này có thể sẽ rất hữu ích cho những ứng dụng như cách nhiệt trong ngành hàng không do có khả năng chịu được nhiệt độ cao và những thay đổi nhiệt độ rất lớn.

Vật liệu mới có cấu trúc là một mạng lưới các túi không khí cực nhỏ, được ngăn cách nhau bằng hai lớp bo nitrua dạng lục giác với độ mỏng cỡ nguyên tử. Nó có tối thiểu 99% không gian rỗng. Để chế tạo aerogel này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các tấm graphen phủ borazin. Khi được gia nhiệt, borazin sẽ tạo thành tinh thể bo nitrua. Sau đó, các tấm graphen được cho oxy hóa, chúng để lại cấu trúc kiểu hai lớp bo nitrua.

Yếu tố quan trọng tạo ra độ bền của vật liệu aerogel mới là cấu trúc độc đáo của nó. Rào chắn dạng sứ hai lớp ngăn không cho nhiệt truyền từ túi khí này đến túi khí hoặc trải ra qua khắp vật liệu bằng cách di chuyển qua các lớp bo nitrua hình lục giác vì như vậy nó sẽ phải đi theo tuyến đường dài và quanh co.

Không như những vật liệu sứ khác, vật liệu mới nói trên không trở nên giòn ở các điều kiện nhiệt độ cực trị. Nó chịu được 500 chu kỳ gia nhiệt và làm lạnh lặp lại nhanh trong phạm vi nhiệt độ từ -198oC đến 900oC, thậm chí đến 1400^oC, trong thời gian 1 tuần. Một mẩu vật liệu cách nhiệt này có thể che chắn cho một bông hoa trước ngọn lửa với nhiệt độ trên 500^oC.

Khi được gia nhiệt, vật liệu mới sẽ co lại mà không giãn nở như các vật liệu sứ khác. Khi bị nén, nó co lại theo chiều vuông góc với hướng nén, trái với phản ứng của phần lớn các vật liệu khác. Kết quả là vật liệu này mềm dẻo hơn nhiều và ít giòn hơn so với các loại aerogel sứ mới nhất hiện nay. Nó có thể được nén xuống 5% thể tích ban đầu và sau đó hồi phục lại, trong khi đó các vật liệu aerogel hiện tại chỉ có thể nén được xuống khoảng 20% thể tích.

Các nhà nghiên cứu tin rằng, vật liệu aerogel mới có thể được làm từ nhiều vật liệu như cacbon hoặc oxit kim loại. Những vật liệu như vậy sẽ rất hữu ích trong việc cách nhiệt cho tàu vũ trụ, máy bay, xe ôtô, hoặc có thể được ứng dụng cho các quá trình lưu trữ nhiệt năng, xúc tác hay lọc.

LH

Theo Chemistry & Industry, 3/2019