Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển, việc tìm kiếm các vật liệu mới có khả năng tự phục hồi và bền bỉ là một trong những thách thức lớn nhất của ngành công nghiệp hiện đại. Một nghiên cứu mới từ các nhà khoa học tại Mỹ đã cho ra đời một loại vật liệu composite từ sợi carbon, không chỉ có khả năng tự lành như da người mà còn có độ bền vượt trội hơn cả thép.
Giáo sư Mohammad Naraghi, một trong những người đứng đầu nghiên cứu, đã giới thiệu về loại vật liệu mới mang tên Aromatic Thermosetting Copolyester (ATSP). Đây là một bước tiến lớn trong lĩnh vực vật liệu composite, được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M và Đại học Tulsa. Nghiên cứu này không chỉ mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực như quốc phòng, vũ trụ và ô tô mà còn hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về vật liệu trong tương lai.
ATSP có một đặc điểm nổi bật là khả năng tự sửa chữa các vết nứt và biến dạng khi được tác động bởi nhiệt. Điều này có nghĩa là khi vật liệu bị hư hại, chỉ cần áp dụng nhiệt độ thích hợp, nó có thể khôi phục lại hình dạng và độ bền gần như ban đầu, thậm chí còn tốt hơn. Theo giáo sư Naraghi, trong ngành hàng không vũ trụ, việc vật liệu có khả năng tự phục hồi là rất quan trọng, đặc biệt khi nó liên quan đến các bộ phận quan trọng của máy bay.
Không chỉ dừng lại ở đó, ATSP còn mang lại lợi ích lớn cho ngành công nghiệp ô tô. Với khả năng phục hồi hình dạng sau va chạm, vật liệu này có thể bảo vệ hành khách tốt hơn, giảm thiểu thiệt hại và tăng cường an toàn. Điều này cho thấy tiềm năng to lớn của ATSP trong việc cải thiện thiết kế và tính năng của các phương tiện giao thông hiện đại.
Khả năng tái chế của ATSP cũng là một điểm cộng lớn, giúp nó trở nên bền vững hơn so với các loại nhựa thông thường. Tính chất hóa học của ATSP vẫn ổn định qua nhiều chu kỳ tái định hình, từ đó giảm thiểu lượng rác thải mà không làm giảm độ tin cậy của vật liệu. Khi được gia cố bằng sợi không liên tục vitrimer, ATSP có thể được tái định hình nhiều lần mà không làm suy giảm cấu trúc hóa học của nó.
Để kiểm tra khả năng tự phục hồi và thay đổi hình dạng của ATSP, nhóm nghiên cứu đã thực hiện nhiều thí nghiệm kéo giãn và giải phóng vật liệu. Họ đã xác định được hai nhiệt độ quan trọng, bao gồm nhiệt độ biến đổi thủy tinh và nhiệt độ thủy tinh hóa, giúp hiểu rõ hơn về cách mà vật liệu này hoạt động.
Trong một thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã làm nóng ATSP lên khoảng 160 độ C để kích hoạt khả năng phục hồi hình dạng. Kết quả cho thấy vật liệu này có thể chịu đựng hàng trăm chu kỳ kéo căng và nhiệt mà không bị hư hại, thậm chí còn trở nên bền hơn sau mỗi lần phục hồi. Trong một thí nghiệm khác, mẫu vật bị hư hại đã được chịu mức nhiệt 280 độ C, và sau hai chu kỳ phục hồi, vật liệu gần như trở lại độ bền ban đầu.
Giáo sư Naraghi và nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục làm việc để hoàn thiện ATSP, nhằm tăng cường độ bền, tính bền vững và khả năng thích ứng của vật liệu này trước khi đưa vào ứng dụng thực tế trong công nghiệp.
An Khang