Mạng kim loại lỏng đầu tiên được chế tạo thành công, tương lai ‘Kẻ hủy diệt’ T-1000 không còn xa?

Nếu đã xem bộ phim kinh điển “Kẻ hủy diệt 2: Ngày phán xét”, chắc hẳn bạn sẽ không thể nào quên được T-1000, một người máy phản diện được cấu tạo từ hợp kim đa hình, một dạng kim loại lỏng cho phép hắn có thể tan chảy, chui qua khe cửa rồi tái tạo lại thành hình dáng của bất cứ ai.

Ở thời điểm bộ phim được phát hành năm 1991, công nghệ kim loại lỏng để tạo ra T-1000 vẫn còn là viễn tưởng.

Nhưng trong một nghiên cứu mới trên tạp chí Additive Manufacturing, một bộ ba nhà khoa học đến từ Đại học Binghamton, Đại học New York vừa tuyên bố rằng họ đã tạo ra được một “mạng kim loại lỏng đầu tiên trên thế giới“, thứ mà khi bạn nhìn vào sẽ tưởng tượng ngay đến người máy T-1000.

Nguyên mẫu bàn tay này được tạo ra từ hợp kim Field, một hỗn hợp pha trộn bismuth, indium và thiếc, đặt theo tên của người phát minh ra nó, Simon Quellen Field. Hợp kim Field 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.

Tuy nhiên, sử dụng tính chất đó cho một ứng dụng khác, phó giáo sư, tiến sĩ Cơ khí kỹ thuật Pu Zhang cùng với hai nghiên cứu sinh tiến sĩ của mình là Fanghang Deng tốt nghiệp từ Đại học Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh và Nguyễn Quang Khả tốt nghiệp từ Đại học Bách khoa, ĐHQG TP HCM đã chế tạo thành công những mạng kim loại có khả năng hóa lỏng, sau đó vẫn hồi phục được về nguyên dạng cứng cáp ban đầu của chúng.

Nói về nghiên cứu của mình, tiến sĩ Zhang thích so sánh nó với công nghệ kim loại lỏng đã tạo ra T-1000 trong Kẻ hủy diệt 2. Nhưng khi có người nói rằng có lẽ đó không phải là sự so sánh tốt nhất, Zhang đã cười và thú nhận: “Thành thật mà nói, tôi chưa bao giờ xem bộ phim đó!”.

Công việc của một nhà khoa học như ông ấy là biến các ý tưởng không tưởng thành hiện thực. Zhang đã dành nhiều năm nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học vật liệu, sử dụng các mô hình tính toán trên máy tính để thiết kế ra các mạng lưới kiến trúc và vật liệu lai.

Và khi ông ấy thấy được tiềm năng của hợp kim Field, Zhang đã nảy ra ý tưởng lai nó với một lớp vỏ cao su để tạo ra vật liệu hybrid với các tính chất vượt trội hơn hẳn.

Từ trước đến nay, chưa có một nhà khoa học nào có thể chế tạo ra các mạng tinh thể hợp kim Field hóa lỏng sau đó khôi phục lại nguyên dạng của chúng, một tính chất tuyệt vời với vô vàn ứng dụng có thể biến các bộ phim viễn tưởng thành sự thật.

Vấn đề với hợp kim này, đó là “nếu không có vỏ, nó sẽ không thể phục hồi hình dạng, vì kim loại lỏng sẽ chảy đi ngay lập tức“, Zhang nói. Do đó, ông đã phải dành tới nửa năm để nghiên cứu, chế tạo một lớp vỏ cao su cho hợp kim Field.

Để đảm bảo tính ứng dụng, lớp vỏ này cần tích hợp được cả công nghệ in 3-D, đúc chân không và phủ lớp phù hợp (được sử dụng trên các mạch điện tử để bảo vệ chống ẩm, bụi, hóa chất và nhiệt độ).

“Bộ khung vỏ kiểm soát hình dạng và tính toàn vẹn tổng thể, do đó, bản thân kim loại lỏng có thể chảy quanh các kênh [mà không chảy ra ngoài]. Chúng tôi đã dành hơn nửa năm để phát triển quy trình sản xuất này, bởi vật liệu lưới mới rất khó xử lý. Bạn cần tìm ra công thức cho một vật liệu tốt nhất và các thông số xử lý phù hợp nhất”.

Trong báo cáo kết quả nghiên cứu đăng trên tạp chí Additive Manufacturing số tháng 5, tiến sĩ Zhang cùng Fanghang Deng và Nguyễn Quang Khả đã trình diễn hình ảnh của những nguyên mẫu mạng kim loại lỏng đầu tiên trên thế giới của mình.

Họ đã dùng nó để tạo ra những quả bóng, một chiếc ăng-ten giống hình mạng nhện, những mạng khối hình lập phương như tổ ong và đặc biệt là một bàn tay có thể từ từ mở ra và nắm vào tùy theo nhiệt độ bên ngoài môi trường của nó.

Bàn tay này có thể khiến bạn nghĩ ngày chúng ta tạo ra được người máy T-1000 không còn xa. Tuy nhiên, tiến sĩ Zhang cho biết các ứng dụng mà ông hướng tới trong nghiên cứu này sẽ “hiền lành” hơn nhiều so với kẻ hủy diệt.

Khi kim loại lỏng ở trạng thái rắn, nó rất an toàn và mạnh mẽ. Nó hấp thụ rất nhiều năng lượng khi bị tan chảy, sau đó nếu được sưởi ấm và làm mát, kim loại tan chảy có thể trở lại hình dạng ban đầu để tái sử dụng.

Tiến sĩ Zhang cho biết tính chất này sẽ thu hút sự chú ý của NASA hoặc các công ty vận tải vũ trụ tư nhân khác. Chẳng hạn, các nhà thiết kế vệ tinh có thể tạo ra các loại ăng-ten “mạng nhện” từ vật liệu lai này, gói nó thành một gói nhỏ để tiết kiệm không gian cho tên lửa, sau đó tự bung khi đã ở trên quỹ đạo.

Điều tương tự có thể áp dụng cho các kiến trúc định cư trong tương lai trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa. Bạn có thể làm tan chảy những ngôi nhà kim loại, khiến chúng gọn gàng hơn khi vận chuyển trên tên lửa. Những ngôi nhà này sau đó có thể tự tái tạo hình dạng của chúng tại điểm đến.

Tiến sĩ Zhang cho biết những mạng kim loại lỏng thậm chí có thể được sử dụng để chế tạo những con tàu vũ trụ liên hành tinh.

“Một tàu vũ trụ có thể gặp sự cố nếu nó bị sốc khi đáp xuống Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa. Thông thường, các kỹ sư sử dụng nhôm hoặc thép để tạo ra các cấu trúc đệm giảm sốc, nhưng sau khi bạn hạ cánh trên Mặt Trăng, kim loại sẽ hấp thụ năng lượng và biến dạng. Bộ giảm sốc sẽ phải bị vứt bỏ lại đó, vì chúng chỉ có thể sử dụng một lần”, ông nói.

“Nhưng với hợp kim Field này, bạn có thể dùng nó để hạ cánh như các bộ giảm sốc bằng kim loại khác. Nhưng thay vì vứt chúng đi sau khi đã hỏng, bạn có thể làm nóng để khôi phục lại hình dạng ban đầu của chúng. Nói cách khác, bạn có thể tái sử dụng chúng nhiều lần“.

Hiện nghiên cứu về vật liệu mới này vẫn đang được nhóm của tiến sĩ Zhang tiếp tục thực hiện. Ông muốn trang bị thêm cho nó các lớp phủ cải tiến và tạo ra được nhiều hình dạng khác nhau cho mạng kim loại lỏng.

“Ước mơ của chúng tôi là chế tạo được một người máy từ lưới kim loại lỏng“, tiến sĩ Zhang nói. “Bây giờ thì chúng tôi đã có một bàn tay, vì vậy, chúng tôi chỉ cần tiến thêm một bước nữa”.

Tham khảo Phys, Additive Manufacturing