Nếu bạn đã xem bộ phim kinh điển “Kẻ hủy diệt 2: Ngày phán xét”, có lẽ bạn sẽ không thể quên T-1000, một robot phản diện được làm từ hợp kim đa hình, một loại kim loại lỏng cho phép hắn tan chảy, chui qua cửa và biến đổi thành bất kỳ hình dạng nào.
Vào thời điểm bộ phim được phát hành vào năm 1991, công nghệ kim loại lỏng được dùng để tạo ra T-1000 vẫn còn là khoa học viễn tưởng.
Nhưng trong một nghiên cứu mới trên tạp chí Additive Manufacturing, bộ ba nhà khoa học từ Đại học Binghamton và Đại học New York tuyên bố đã tạo ra “mạng lưới kim loại lỏng đầu tiên trên thế giới”, trông giống như rô-bốt T-1000 khi bạn nhìn vào.
Bàn tay nguyên mẫu được làm từ hợp kim Field, hỗn hợp của bismuth, indium và thiếc, được đặt theo tên người phát minh ra nó, Simon Quellen Field. Hợp kim Field có điểm nóng chảy tương đối thấp, khoảng 62 độ C và thường được sử dụng trong lĩnh vực hạt nhân như chất làm mát.
Tuy nhiên, sử dụng tính chất đó cho một ứng dụng khác, Phó Giáo sư, Tiến sĩ Kỹ thuật Cơ khí Pu Zhang cùng với hai nghiên cứu sinh của mình là Fanghang Deng, tốt nghiệp Đại học Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh và Nguyễn Quang Kha, tốt nghiệp Đại học Công nghệ, ĐHQG-HCM đã chế tạo thành công mạng lưới kim loại có thể hóa lỏng và sau đó phục hồi về hình dạng cứng ban đầu.
Khi 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 Terminator 2. Nhưng khi có người chỉ ra rằng có lẽ đó không phải là sự so sánh tốt nhất, Zhang cười và thú nhận: “Thành thật mà nói, tôi chưa bao giờ xem bộ phim đó!”
Công việc của ông với tư cách là một nhà khoa học là biến những ý tưởng không thể thành hiện thực. Zhang đã dành nhiều năm nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học vật liệu, sử dụng các mô hình tính toán để thiết kế vật liệu và kiến trúc lai.
Và khi nhìn thấy tiềm năng của hợp kim Field, Zhang đã nảy ra ý tưởng lai nó với lớp vỏ cao su để tạo ra một vật liệu lai có đặc tính vượt trội hơn nhiều.
Cho đến nay, chưa có nhà khoa học nào có thể tạo ra mạng tinh thể hợp kim Field hóa lỏng và sau đó khôi phục chúng về hình dạng ban đầu, một tính chất tuyệt vời với vô số ứng dụng có thể biến phim khoa học viễn tưởng thành hiện thực.
Vấn đề với hợp kim này là “nếu không có lớp vỏ, nó không thể phục hồi hình dạng, vì kim loại lỏng sẽ chảy ra ngay lập tức”, Zhang nói. Do đó, anh phải dành nửa năm để nghiên cứu và tạo ra lớp vỏ cao su cho hợp kim Field.
Để đảm bảo tính thực tế, vỏ máy cần kết hợp công nghệ in 3D, đúc chân không và phủ lớp bảo vệ (được sử dụng trên các mạch điện tử để chống ẩm, bụi, hóa chất và nhiệt độ).
“Khung vỏ kiểm soát hình dạng và tính toàn vẹn tổng thể, do đó kim loại lỏng có thể chảy xung quanh các kênh [mà không chảy ra ngoài]. Chúng tôi đã dành hơn nửa năm để phát triển quy trình sản xuất này, vì vật liệu lưới mới rất khó gia công. Bạn cần tìm công thức cho vật liệu tốt nhất và các thông số gia công phù hợp nhất.”
Trong báo cáo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Additive Manufacturing số tháng 5, Tiến sĩ Zhang, Fanghang Deng và Nguyễn Quang Kha đã trình bày hình ảnh về nguyên mẫu mạng lưới kim loại lỏng đầu tiên trên thế giới của họ.
Họ đã sử dụng nó để tạo ra những quả bóng, một ăng-ten giống như mạng nhện, các mạng lưới hình khối giống như tổ ong và đáng chú ý nhất là một bàn tay có thể từ từ mở ra và đóng lại tùy thuộc vào nhiệt độ của môi trường.
Bàn tay này có thể khiến bạn nghĩ rằng ngày chúng ta tạo ra robot T-1000 không còn xa nữa. Tuy nhiên, Tiến sĩ Zhang cho biết ứng dụng mà ông hướng đến trong nghiên cứu này sẽ “nhẹ nhàng” hơn nhiều so với máy hủy diệt.
Khi kim loại lỏng ở trạng thái rắn, nó rất an toàn và bền. Nó hấp thụ rất nhiều năng lượng khi nóng chảy, sau đó nếu được đun nóng và làm nguội, kim loại nóng chảy có thể trở lại hình dạng ban đầu để tái sử dụng.
Tiến sĩ Zhang cho biết đặc tính này có thể được NASA hoặc các công ty vận tải vũ trụ tư nhân khác quan tâm. Ví dụ, các nhà thiết kế vệ tinh có thể tạo ra ăng-ten “mạng nhện” từ vật liệu lai, đóng gói thành một gói nhỏ để tiết kiệm không gian trên tên lửa, sau đó triển khai khi đã vào quỹ đạo.
Điều tương tự cũng có thể đúng đối với kiến trúc định cư trong tương lai trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa. Bạn có thể nấu chảy những ngôi nhà bằng kim loại, khiến chúng nhỏ gọn hơn để vận chuyển bằng tên lửa. Những ngôi nhà này sau đó có thể tự định hình lại tại điểm đến của chúng.
Tiến sĩ Zhang cho biết mạng lưới kim loại lỏng thậm chí có thể được sử dụng để chế tạo tàu vũ trụ liên hành tinh.
“Một tàu vũ trụ có thể bị rơi nếu nó bị sốc khi hạ cánh trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa. Thông thường, các kỹ sư sử dụng nhôm hoặc thép để tạo ra các cấu trúc hấp thụ sốc, nhưng sau khi bạn hạ cánh trên Mặt Trăng, kim loại sẽ hấp thụ năng lượng và biến dạng. Các bộ giảm xóc sẽ phải được để lại đó, vì chúng chỉ có thể sử dụng một lần”, ông nói.
“Nhưng với hợp kim Field này, bạn có thể sử dụng nó để hạ cánh như các bộ giảm xóc kim loại khác. Nhưng thay vì vứt chúng đi sau khi chúng bị hư hỏng, bạn có thể làm nóng chúng để khôi phục lại hình dạng ban đầu. Nói cách khác, bạn có thể tái sử dụng chúng nhiều lần.”
Nhóm của Tiến sĩ Zhang hiện đang tiếp tục nghiên cứu vật liệu mới này. Ông muốn trang bị cho nó lớp phủ cải tiến và tạo ra nhiều hình dạng khác nhau cho mạng lưới kim loại lỏng.
“Ước mơ của chúng tôi là chế tạo một con robot từ lưới kim loại lỏng”, Tiến sĩ Zhang cho biết. “Bây giờ chúng tôi đã có bàn tay, vì vậy chúng tôi chỉ cần tiến thêm một bước nữa”.
Tham khảo Vật lý, Sản xuất bồi đắp