Nhóm nghiên cứu của Đại học Texas tại Austin (The University of Texas at Austin) gần đây đã thành công trong việc phát triển một cấu trúc nano mới mang tên “Siêu Sapphire” (Super Sapphire). Công nghệ này không chỉ có khả năng chống bụi, chống chói và chống sương mù mà còn giữ nguyên độ bền vốn có của sapphire. Sự đổi mới đột phá này lấy cảm hứng từ thiên nhiên, hứa hẹn sẽ được ứng dụng trong các lĩnh vực điện tử, quang học, không gian và quốc phòng, và đang tiến gần hơn đến việc ứng dụng thực tế.
Mục lục
Sức mạnh siêu nhiên của sapphire
Hãy tưởng tượng, màn hình điện thoại di động vẫn nguyên vẹn sau nhiều lần rơi, kính mắt có thể loại bỏ ánh sáng chói khó chịu, và kính chắn gió ô tô không còn bám bụi. Với sự ra đời của cấu trúc nano sapphire mới, những viễn cảnh này sẽ sớm trở thành hiện thực.
Theo truyền thống, sapphire nổi tiếng với độ cứng vượt trội, gần như không thể bị trầy xước, do đó được ưa chuộng trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao. Tuy nhiên, độ khó trong quá trình sản xuất đã hạn chế ứng dụng của nó trong lĩnh vực vi mô. Tiến sĩ Zhang Zhihao（Chih-Hao Chang）, Phó Giáo sư Khoa Kỹ thuật Cơ khí Walker tại Đại học Texas tại Austin（Walker Department of Mechanical Engineering） và là nhà khoa học chính của nghiên cứu này, cho biết: “Sapphire là một vật liệu có giá trị cao vì nó có độ cứng cực cao và các đặc tính ưu việt khác, nhưng chính những đặc tính này cũng khiến việc sản xuất quy mô nhỏ trở nên vô cùng thách thức.”
Cấu trúc nano phá kỷ lục
Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Zhang đã công bố trên tạp chí 《Materials Horizons》 rằng, thông qua công nghệ nano cấu trúc mới, họ đã thành công trong việc tạo ra cấu trúc nano sapphire có tỷ lệ chiều dài-chiều rộng cực cao, cho phép nó duy trì cả độ cứng và độ bền, đồng thời sở hữu những tính năng vượt trội.
Mặc dù khả năng chống trầy xước của các cấu trúc nano này kém hơn so với sapphire khối truyền thống, nhưng độ bền chống trầy xước của chúng tương đương với vonfram hoặc kính truyền thống. Tuy nhiên, công nghệ này thể hiện khả năng chống sương mù, chống bụi và chống chói xuất sắc, đồng thời có tính năng tự làm sạch.
“Công nghệ này thật sự thú vị vì các cấu trúc nano thường được coi là dễ vỡ, nhưng chúng tôi đã khắc phục được vấn đề này bằng cách sử dụng sapphire,” Kun-Chieh Chien, một trong những tác giả chính của nghiên cứu và vừa nhận bằng tiến sĩ, cho biết.
Thiết kế sinh học và tính năng tự làm sạch
Nhóm nghiên cứu đã lấy cảm hứng từ thiên nhiên, thiết kế cấu trúc nano sapphire hình nón mô phỏng cấu trúc mắt bướm, từ đó tăng cường khả năng truyền ánh sáng và giảm chói. Ngoài ra, năng lượng bề mặt cao và tỷ lệ chiều dài-chiều rộng của cấu trúc này tạo ra bề mặt siêu ưa nước, ngăn ngừa sự ngưng tụ sương mù. Công nghệ này cũng có thể được điều chỉnh thành bề mặt siêu kỵ nước, khiến giọt nước trượt nhanh chóng, tương tự như hiệu ứng lá sen.
“Cấu trúc nano sapphire của chúng tôi không chỉ có tính đa năng mà còn sở hữu độ bền cơ học xuất sắc, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền và hiệu suất cao,” Mehmet Kepenekci, nghiên cứu sinh và là một trong những tác giả chính, cho biết.
Ứng dụng rộng rãi và triển vọng phát triển trong tương lai
Công nghệ này sẽ mang lại nhiều lợi ích thực tiễn. Ví dụ, đối với người tiêu dùng, nó sẽ cải thiện khả năng đọc trên điện thoại thông minh trong môi trường ánh sáng mạnh, ngăn chặn hiện tượng mờ và chói của ống kính máy ảnh, đồng thời giữ cho cửa sổ và kính chắn gió luôn sạch sẽ.
Trong lĩnh vực thám hiểm vũ trụ, khả năng chống bụi của công nghệ này có thể đảm bảo thiết bị không bị ảnh hưởng bởi bụi trong các nhiệm vụ hạ cánh trên các hành tinh khác. Trong ứng dụng quốc phòng, nó có thể được sử dụng để sản xuất các cảm biến hồng ngoại mạnh mẽ hơn và cửa sổ bảo vệ.
“Bề mặt sapphire tự làm sạch của chúng tôi có thể duy trì 98,7% khu vực không bụi chỉ bằng lực hấp dẫn,” Andrew Tunell, sinh viên phụ trách thí nghiệm bám bụi, cho biết. “Điều này là một cải tiến đáng kể so với các công nghệ làm sạch bụi hiện có, đặc biệt phù hợp với môi trường vũ trụ, nơi nguồn nước hạn chế khiến việc làm sạch trở nên khó khăn.”
Nhóm nghiên cứu hiện đang tích cực mở rộng quy mô sản xuất và liên tục cải tiến các tính chất cơ học và hóa học của cấu trúc nano để nâng cao chức năng của chúng. Họ hy vọng rằng công nghệ này sẽ mang lại những thay đổi mang tính cách mạng cho thế giới thực.
Tài liệu tham khảo
- Cấu trúc nano siêu sapphire “chống bụi, chống chói, chống sương mù” hứa hẹn sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong nhiều lĩnh vực.
- Scientists Develop “Super Sapphire” That Resists Scratches, Glare, Fog, and More
- “Cấu trúc nano sapphire chống trầy xước có tính năng chống chói, chống sương mù và chống bụi”, tác giả：Kun-Chieh Chien、Mehmet Kepenekci、Andrew Tunell 和 Chih-Hao Chang，2025 年 2 月 11 日，Materials Horizons。 DOI: 10.1039/D4MH01844C
(圖片來源：德州大學奧斯汀分校)
Về mài mòn: Chúng tôi cung cấp các điều chỉnh tùy chỉnh để điều chỉnh tỷ lệ theo nhu cầu gia công, nhằm đạt hiệu quả tối đa.
Hãy liên hệ với chúng tôi, sẽ có chuyên gia hỗ trợ giải đáp cho bạn.
Nếu cần báo giá tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi.
Thời gian hỗ trợ khách hàng: Thứ Hai đến Thứ Sáu, từ 09:00 đến 18:00.
phone：07 223 1058
Nếu có chủ đề muốn tìm hiểu hoặc không thể nói rõ qua điện thoại, hãy nhắn tin trực tiếp qua Facebook nhé~~
honway fb：https://www.facebook.com/honwaygroup
Các bài viết mà bạn có thể quan tâm…
[wpb-random-posts]
