Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang North Carolina (Mỹ) vừa phát triển một loại vật liệu màng mỏng có khả năng kết hợp hai đặc tính vốn hiếm khi xuất hiện cùng nhau: độ cứng cao và khả năng cách nhiệt tốt.
Thông thường, vật liệu cứng có xu hướng truyền nhiệt nhanh. Kim loại là ví dụ điển hình khi vừa cứng vừa nóng lên nhanh chóng. Ngược lại, những vật liệu cách nhiệt tốt như cao su hay silicone thường mềm hơn.
Và vật liệu mới có thể phá vỡ quy luật này.
Theo nhóm nghiên cứu, vật liệu có độ dẫn nhiệt ở nhiệt độ phòng chỉ khoảng 0,04 W/mK, thấp hơn nhiều so với mức khoảng 0,2 W/mK của silicone. Điều đó đồng nghĩa nó có khả năng ngăn truyền nhiệt tốt gấp khoảng 5 lần silicone.
Đáng chú ý hơn, vật liệu này đồng thời có thể cứng hơn silicone từ 700 đến 10.000 lần.
“Chúng tôi đã tạo ra một vật liệu rất cứng nhưng đồng thời cách nhiệt cực kỳ tốt, tốt hơn bất kỳ vật liệu nào có trong tự nhiên”, Giáo sư vật lý Dali Sun tại Đại học Bang North Carolina cho biết.
Để tạo ra vật liệu này, các nhà khoa học sử dụng một dạng perovskite hữu cơ – vô cơ hai chiều, trong đó những lớp hữu cơ và vô cơ được sắp xếp xen kẽ.
Nhóm nghiên cứu sau đó thay đổi cấu trúc ở cấp độ phân tử, sử dụng các vòng benzen được thiết kế riêng thay cho những chuỗi carbon thông thường.
Cách sắp xếp này giúp hạn chế sự truyền các dao động mang nhiệt qua vật liệu nhưng vẫn duy trì cấu trúc cứng chắc. Nhờ đó, nhóm nghiên cứu có thể kết hợp hai đặc tính tưởng như đối lập trong cùng một vật liệu.
Đặc tính này mở ra khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Vật liệu có thể được sử dụng làm lớp cách nhiệt cho thiết bị điện tử, vi mạch, dụng cụ nhà bếp hoặc thiết bị không gian, những nơi vừa cần độ bền cơ học vừa phải kiểm soát nhiệt.
Một lợi thế khác là khả năng sản xuất. Theo Phó giáo sư Jun Liu, quy trình chế tạo có thể mở rộng quy mô tương đối dễ dàng. Vật liệu có thể được in thành màng mỏng trên diện tích lớn hoặc phủ trực tiếp lên bề mặt như một lớp bảo vệ.
Nghiên cứu cũng cho thấy việc thiết kế vật liệu ở cấp độ phân tử có thể giúp kết hợp những đặc tính trước đây được xem là khó tồn tại đồng thời, mở thêm hướng phát triển cho các vật liệu cách nhiệt thế hệ mới.
Theo IE
