Từng thấy robot T-1000 trong phim Kẻ Hủy Diệt? Vật liệu biến hình đó không còn là viễn tưởng. Kim loại lỏng, với những đặc tính độc đáo, đang mở ra một kỷ nguyên công nghệ mới, hứa hẹn thay đổi mọi thứ từ điện tử đến y học.
Kim loại lỏng có gì đặc biệt so với kim loại thường?
Về cơ bản, thuật ngữ "kim loại lỏng" có thể dùng để chỉ các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp (như Gallium) hoặc một loại vật liệu cao cấp hơn gọi là hợp kim vô định hình.
Hãy tưởng tượng cấu trúc của kim loại thông thường giống như những viên gạch được xếp ngay ngắn, có trật tự (cấu trúc tinh thể).
Ngược lại, hợp kim vô định hình có cấu trúc giống như một đống gạch được đổ ngẫu nhiên, không có trật tự. Chính sự "hỗn loạn" có chủ đích này mang lại cho nó những đặc tính phi thường.
| Đặc tính | Kim loại thông thường (Thép, Nhôm) | Kim loại lỏng (Hợp kim vô định hình) |
| Độ bền | Tốt, nhưng có thể bị biến dạng vĩnh viễn. | Cứng hơn thép gấp 2-3 lần, chống trầy xước. |
| Độ đàn hồi | Thấp, dễ bị uốn cong và giữ nguyên hình dạng đó. | Rất cao, có thể uốn cong và trở lại hình dạng ban đầu như cao su. |
| Chống ăn mòn | Dễ bị gỉ sét, ăn mòn theo thời gian. | Khả năng chống ăn mòn và mài mòn vượt trội. |
| Đúc khuôn | Yêu cầu quy trình phức tạp, nhiệt độ cao. | Có thể đúc thành các hình dạng cực kỳ chính xác như nhựa. |
Chính vì những đặc tính này, các hợp kim vô định hình thường được đăng ký thương hiệu là Liquidmetal.
Những ứng dụng của kim loại lỏng đáng kinh ngạc ra sao
Với sự kết hợp giữa sức mạnh của kim loại và tính linh hoạt của nhựa, ứng dụng của kim loại lỏng đang ngày càng mở rộng và len lỏi vào nhiều lĩnh vực của cuộc sống.
- Điện tử tiêu dùng: Vỏ điện thoại, đồng hồ thông minh siêu bền, chống xước. Bản lề laptop vừa mỏng nhẹ vừa cứng cáp. Apple đã và đang nghiên cứu sử dụng vật liệu này trong nhiều năm.
- Robot thế hệ mới: Tạo ra các robot mềm, linh hoạt có thể thay đổi hình dạng để luồn lách vào những không gian hẹp hoặc các robot y tế siêu nhỏ di chuyển trong cơ thể người.
- Y tế: Các dụng cụ phẫu thuật sắc bén hơn, bền hơn và các bộ phận cấy ghép tương thích sinh học cao, không bị cơ thể đào thải.
- Tản nhiệt hiệu suất cao: Đây là một trong những ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Keo tản nhiệt kim loại lỏng (thường là hợp kim Gallium) có khả năng dẫn nhiệt tốt hơn gấp nhiều lần so với keo tản nhiệt gốm truyền thống, giúp CPU, GPU máy tính hoạt động mát mẻ và mạnh mẽ hơn.
>>> Cập nhật thêm thông tin: Vật liệu mới đổi mới công nghệ từ siêu bền đến siêu nhẹ
Các loại hợp kim kim loại lỏng phổ biến hiện nay
Thế giới kim loại lỏng rất đa dạng, nhưng có hai nhóm chính mà bạn thường nghe đến.
Nhóm đầu tiên là các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cực thấp, lỏng ngay ở nhiệt độ phòng. Nổi bật nhất là Galinstan, một hợp kim của Gallium, Indium và Tin. Nó không độc hại như thủy ngân và được dùng rộng rãi trong nhiệt kế hay hệ thống tản nhiệt kim loại lỏng cho máy tính.
Nhóm thứ hai chính là các hợp kim vô định hình đã đề cập ở trên. Chúng thường là sự kết hợp của nhiều nguyên tố như Zirconium, Titan, Đồng, Niken...
Các hợp kim này ở trạng thái rắn trong điều kiện thường nhưng lại sở hữu những đặc tính "lỏng" về mặt cấu trúc, mang lại độ bền và độ đàn hồi đáng kinh ngạc.
>>> Mở rộng kiến thức: Graphene vật liệu siêu mỏng siêu bền thay đổi công nghệ
Từ tản nhiệt máy tính đến robot y tế, kim loại lỏng đang dần định hình lại thế giới công nghệ. Tương lai mà chúng ta từng thấy trên màn ảnh đang đến gần hơn bao giờ hết, hứa hẹn nhiều đột phá bất ngờ trong những năm tới.
>>> Đọc để hiểu thêm: Sợi carbon vật liệu nhẹ và bền cho hàng không vũ trụ