Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice, dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Angel Martí, đã tạo ra bước đột phá đáng kể trong lĩnh vực khoa học vật liệu bằng cách phát triển một phương pháp mới để tạo ra ống nano boron nitride có độ tinh khiết cao.

Những ống nano này, có dạng hình trụ và rỗng, có những đặc tính vượt trội như khả năng chịu được nhiệt độ lên tới 900°C (xấp xỉ 1,652°F) và vượt qua thép về tỷ lệ cường độ trên trọng lượng. Khám phá này có tiềm năng cách mạng hóa nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm sản xuất tàu vũ trụ, hình ảnh y sinh và các ứng dụng lưu trữ hydro.

Được dẫn dắt bởi nghiên cứu sinh tiến sĩ Kevin Shumard và gần đây công bố trong Hóa học Vật liệu, trình bày chi tiết về quy trình loại bỏ các tạp chất khó phân hủy khỏi ống nano boron nitrit. Quá trình tinh chế này đạt được bằng cách sử dụng axit photphoric, cùng với việc điều chỉnh chính xác quá trình phản ứng.

Shumard, giải thích rõ hơn về tầm quan trọng của sự phát triển này, cho biết: “Thách thức là trong quá trình tổng hợp vật liệu, ngoài các ống, chúng ta còn tạo ra rất nhiều thứ bổ sung. Với tư cách là nhà khoa học, chúng tôi muốn làm việc với vật liệu tinh khiết nhất có thể để hạn chế các biến số khi thử nghiệm. Công việc này giúp chúng tôi tiến một bước gần hơn tới việc tạo ra các vật liệu có tiềm năng cải tiến toàn bộ ngành công nghiệp khi được sử dụng làm chất phụ gia cho kim loại hoặc vật liệu tổng hợp gốm để làm cho chúng bền hơn nữa”.

Các tạp chất được đề cập là các lồng boron nitrit, cấu trúc hình cầu bao bọc các hạt boron, thường làm giảm chất lượng và chức năng của ống nano. Vấn đề này đã khiến các nhà nghiên cứu của Rice khám phá việc sử dụng axit photphoric, lấy cảm hứng từ một nghiên cứu năm 2013 trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ đã xác định axit này là chất làm ướt boron nitrit. Giáo sư Martí chia sẻ những kỳ vọng ban đầu của mình: “Chúng tôi không mong đợi phản ứng.” Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy một kết quả bất ngờ khi hỗn hợp được đun nóng, dẫn đến việc phát hiện ra các kim tự tháp thay vì các ống và lồng.

Nhận thấy rằng nhiệt độ cao và nồng độ axit có hại cho boron nitrit, nhóm nghiên cứu đã sửa đổi phương pháp của họ. Họ tìm cách tinh chỉnh phản ứng để chỉ loại bỏ những cấu trúc không mong muốn. Điều này dẫn đến một phương pháp tinh chế mới cho ống nano, mà Shumard mô tả là một bước tiến đáng kể. Ông lưu ý: “Vật liệu mà chúng tôi có thể tạo ra cho đến nay là những ống tinh khiết nhất mà tôi từng thấy khi so sánh với các loại ống khác”.

Mục tiêu trong tương lai của nhóm là nâng cao hiệu suất của phản ứng này để tạo ra đủ số lượng ống nano dùng để tạo ra sợi. Những sợi này có tiềm năng trở thành giải pháp thay thế bền vững hơn cho thép, góp phần phát triển các loại vật liệu xây dựng ưu việt. Shumard nhấn mạnh khía cạnh bền vững, nêu rõ: “Nitơ chiếm 70% bầu khí quyển của chúng ta và boron có rất nhiều trong đá. Công việc này có thể là bước đệm cho các vật liệu xây dựng tốt hơn nhiều cả về độ bền và tính bền vững.”

Ống nano Boron nitride có những điểm tương đồng với ống nano carbon về cấu trúc và tính chất như độ bền kéo và độ dẫn nhiệt. Tuy nhiên, chúng có khả năng phục hồi cao hơn và các đặc tính của chúng thường bổ sung cho các đặc tính của ống nano cacbon. Trong khi ống nano carbon có thể hoạt động như chất dẫn điện hoặc chất bán dẫn thì ống nano boron nitride là chất cách điện.

Martí nhấn mạnh tiềm năng của nghiên cứu này, cho biết: “Khoa học về ống nano boron nitride không phát triển bằng khoa học về ống nano carbon—một lỗ hổng mà chúng tôi hy vọng giải quyết trong nghiên cứu của mình vì chúng tôi nghĩ rằng khả năng sản xuất ống nano boron nitride tinh khiết một cách hiệu quả và đáng tin cậy có thể rất quan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp.”

Thành tựu đổi mới này của các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice không chỉ mở đường cho các vật liệu bền hơn, chịu nhiệt tốt hơn mà còn thể hiện sức mạnh của nghiên cứu và thử nghiệm khoa học trong việc vượt qua các thách thức và tiến bộ công nghệ. Công trình của họ được coi là ngọn hải đăng cho sự tiến bộ trong khoa học vật liệu, có khả năng mở ra một kỷ nguyên mới của vật liệu bền vững và hiệu suất cao, có thể biến đổi căn bản vô số ngành công nghiệp.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://genesisnanotech.wordpress.com/2024/01/26/rice-universitys-pioneering-research-in-boron-nitride-nanotubes-potential-to-fundamentally-transform-a-multitude-of-industries-hydrogen-storage-and-spacecraft-manufacturing-among-them/