Nhóm nghiên cứu tại University of Rochester đã phát triển các ống kim loại không chìm và công bố kết quả trên tạp chí Advanced Functional Materials. Mục tiêu của họ là cải thiện thiết kế các cấu trúc nổi, với tiềm năng ứng dụng cho tàu, phao và thiết bị năng lượng tái tạo.
Nhóm áp dụng quy trình ăn mòn lên ống nhôm để tạo các hố ở quy mô vi và nano trên bề mặt bên trong. Những cấu trúc vi nhỏ này khiến kim loại trở nên siêu kỵ nước, tức là bề mặt đẩy nước và giữ khô. Khi ống tiếp xúc với mặt nước, phần nội thất siêu kỵ nước giữ lại một bọt khí ổn định; lớp khí này ngăn nước lấp đầy ống và giúp ống duy trì lực nổi. Các nhà nghiên cứu so sánh hiệu ứng với hiện tượng tự nhiên như nhện chuông lặn và kiến lửa, vốn dùng khí hoặc cơ thể kỵ nước để nổi.
Để nâng cao độ ổn định, Chunlei Guo và đồng nghiệp bổ sung một vách ngăn ở giữa ống, nên ngay cả khi ống bị đẩy thẳng đứng vào nước, bọt khí vẫn được giữ. Thiết kế mới đơn giản hơn so với thiết bị trước đây của họ (năm 2019 dùng hai đĩa kín) và cải thiện hiệu suất trong điều kiện nước động. Trong phòng thí nghiệm, họ thử ống ở nhiều chiều dài, gần nửa mét, và báo cáo ống có độ bền cao: thử trong môi trường khắc nghiệt nhiều tuần mà không thấy suy giảm độ nổi, và ngay cả khi khoan nhiều lỗ, ống vẫn nổi.
Một số ống có thể nối lại để tạo thành bè làm phao, nền tảng hoặc bộ phận tàu, và các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng những bè này có thể khai thác sóng để sinh điện. Họ cho biết công nghệ có thể mở rộng quy mô cho các ứng dụng chịu tải. Dự án nhận được tài trợ từ National Science Foundation, Bill and Melinda Gates Foundation và Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence của URochester.
- Ứng dụng: bè nổi, phao, nền tảng
- Tính năng chính: siêu kỵ nước và bọt khí cố định
- Lợi ích: bền, chịu hư hại nhưng vẫn nổi
Từ khó
- ăn mòn — quá trình làm mất vật liệu bề mặt kim loại
- siêu kỵ nước — bề mặt mạnh mẽ đẩy nước và giữ khô
- bọt khí — lớp khí nhỏ mắc kẹt trong cấu trúc
- vách ngăn — tấm chia bên trong để ngăn chia dung tích
- chịu tải — có khả năng mang khối lượng hoặc lực tác dụng
- khắc nghiệt — môi trường có điều kiện khó khăn và nguy hiểm
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Bạn thấy những bè nối từ các ống này có thể ứng dụng vào những công việc thực tế nào ở vùng ven biển? Hãy nêu hai ví dụ và lý do.
- Thiết kế siêu kỵ nước và giữ bọt khí có những lợi ích gì và có thể gặp hạn chế nào khi triển khai ngoài biển thật?
- Nếu muốn mở rộng quy mô để chịu tải lớn hơn, bạn nghĩ nhóm nghiên cứu cần cải tiến những yếu tố kỹ thuật nào? Hãy nêu ít nhất một đề xuất.
Bài viết liên quan
Siêu âm mới giúp phân biệt nang và khối vú
Các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp xử lý tín hiệu siêu âm dựa trên tương quan, giúp phân biệt dịch và khối rắn trong vú. Thử nghiệm ban đầu với bệnh nhân thật cho thấy chẩn đoán chính xác hơn và có thể giảm sinh thiết không cần thiết.
