Chế tạo thành công các cấu trúc kim loại lỏng có thể phục hồi hình dạng

Công bố trên tạp chí Additive Manufacturing, các nhà nghiên cứu gồm trợ lý Giáo sư Pu Zhang, nghiên cứu sinh tiến sĩ Fanghang Deng và Nguyễn Quang Khả từ Đại học Binghamton, Đại học New York cho biết để tạo ra các cấu trúc kim loại lỏng có thể phục hồi hình dạng, họ đã sử dụng hợp kim Field, một hỗn hợp pha trộn giữa bismuth, indium và thiếc (đặt theo tên của người phát minh Simon Quellen Field) trong một mạng tinh thể hoặc vỏ đặc biệt làm từ chất đàn hồi giống như cao su, mang lại cho kim loại lỏng một số tính chất bổ sung hữu ích.

Hợp kim Field được biết đến có độ nóng chảy tương đối thấp, chỉ khoảng 62 độ C và thường được ứng dụng trong lĩnh vực hạt nhân như một chất làm mát.

"Chúng tôi đã dành hơn nửa năm để phát triển quy trình sản xuất này, bởi vì vật liệu mới rất khó xử lý. Bạn cần tìm các vật liệu tốt nhất và các thông số xử lý. Không có vỏ, nó sẽ không hoạt động, vì kim loại lỏng sẽ chảy đi. Bộ xương vỏ kiểm soát hình dạng và tính toàn vẹn, do đó, chính kim loại lỏng có thể bị giới hạn trong các vỏ. Ở đây, nó có thể nhớ hình dạng ban đầu với sự trợ giúp của vỏ polymer”, Pu Zhang cho biết.

Vỏ cũng được sản xuất bằng quy trình sản xuất được hiệu chỉnh cẩn thận bao gồm in 3D, đúc chân không và sơn phủ phù hợp nhằm giúp bảo vệ thiết bị điện tử chống ẩm, bụi, hóa chất và nhiệt độ khắc nghiệt.

Khả năng này của vỏ để phục hồi hình dạng ban đầu của nó khi mang theo kim loại lỏng, có khả năng có thể được triển khai trong một số lĩnh vực, từ phát triển robot đến du hành vũ trụ.

"Một tàu vũ trụ có thể gặp sự cố nếu nó hạ cánh trên Mặt trăng hoặc Sao Hỏa với một số tác động. Thông thường, các kỹ sư sử dụng nhôm hoặc thép để tạo ra các cấu trúc đệm, nhưng sau khi bạn đáp xuống Mặt trăng, kim loại sẽ hấp thụ năng lượng và biến dạng. Do đó, bạn chỉ có thể sử dụng nó một lần. Tuy nhiên, nếu sử dụng mạng kim loại lỏng thì hoàn toàn có thể giải quyết được các vấn đề nêu trên và sử dụng lại nhiều lần nhờ vào nhiệt”, Pu Zhang nhấn mạnh.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện một số nguyên mẫu và lấy lại hình dạng để thử nghiệm cấu trúc mới, bao gồm các chữ cái, hình cầu hay thiết kế tổ ong. Ấn tượng hơn cả là một bàn tay kim loại lỏng, có thể thay đổi hình dạng khi được làm nóng và sau đó trở lại trạng thái ban đầu sau khi được làm nóng trở lại.

Công việc hiện đang tiếp tục trong dự án cải thiện cấu trúc và vật liệu phủ được sử dụng với mục tiêu cuối cùng của các nhà nghiên cứu là sử dụng kết quả của họ để tạo ra một… robot từ lưới kim loại lỏng.

Trang Phạm

Theo Science Alert