In 3D Nhựa Theo Cấu Trúc "Tubulane" – Một Khối Nhựa Chống Được Cả Đạn Bay Ở Vận Tốc 5.8 Km/S

Đồ in 3D thường là các mô hình cỡ nhỏ, để phục vụ mục đích nghiên cứu cấu trúc kiến trúc hay để trưng bày và làm đồ chơi, chúng thường mỏng manh dễ vỡ. Dù vậy, khoảng giữa tháng 11/2019, các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice tìm ra phương pháp in 3D mới, cho phép đồ nhựa có thể cứng và bền gần bằng kim cương.

Cấu trúc nhựa được đan chéo nhau theo hình zig-zag một cách có tính toán, cho phép nó chịu được va đập mạnh. Nhưng toàn bộ khối rắn vẫn duy trì được tính chất của một cục nhựa cấu thành từ nhiều lớp, ta vẫn có thể xoay vặn được nó.

Cục nhựa siêu rắn mang hình dáng “tubulane”, một cấu trúc hiển vi chỉ tồn tại trên mặt lý thuyết, cấu thành từ các ống nano carbon được đan vào nhau. Theo “lời tiên tri” của nhà hóa học Ray Baughman và nhà vật lý học Douglas Galvão nói năm 1993, cấu trúc tubulane sẽ có những đặc tính khác thường.

Tubulane có thể là chìa khóa của việc tạo ra được vật liệu vừa nhẹ nhưng vừa bền chắc nhưng cho tới hiện nay, khoa học vẫn chưa tạo được một vật liệu tubulane đúng nghĩa, khó khăn trong ngành sản xuất ống nano carbon đã ngăn ngành khoa học vật chất phát triển.

Đến lúc nghiên cứu, khoa học mới phát hiện ra đặc tính của tubulane không chỉ ứng vào những cấu trúc mang kích cỡ nguyên tử. Trong báo cáo khoa học mới được đăng tải trên tạp chí Small, các chuyên gia của Đại học Rice phát hiện ra rằng những cấu trúc phức tạp có thể tồn tại ở quy mô lớn hơn, đủ lớn để chế tạo được bằng máy in 3D. Ngay cả khi tồn tại ở kích cỡ như vậy, các đặc tính bền chắc vẫn nguyên vẹn.

Các nhà nghiên cứu đã lấy hai khối nhựa, một làm từ polymer rắn hoàn toàn và một được làm từ nhựa in theo với cấu trúc tubulane, rồi cho nó chịu va đập từ một vật thể bay tại vận tốc 5.8 km/giây. Không khối nhựa nào bị hủy hoại, nhưng viên đạn để lại một vết lõm lớn trên bề mặt khối nhựa rắn và toàn khối nứt hết cả, trong khi đó khối cấu trúc tubulane chặn được đạn ngay ở lớp nhựa thứ 2 - tức là mọi lớp nhựa sau lớp thứ hai đều nguyên vẹn.