08:16 13 Tháng Tám 2020
Khoa học
URL rút ngắn
40
Theo dõi Sputnik trên

Vật liệu mới nanofluidic thông minh được các chuyên gia Đại học Tổng hợp Quốc gia Nghiên cứu hạt nhân "MEPhI" tạo ra sẽ cho phép chuyển đổi sản xuất các loại cảm biến, thiết bị dò, bộ tách sóng, bộ giảm chấn và những thiết bị xúc giác khác nhau, được đòi hỏi rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, kỹ thuật robot, cũng như trong y tế và trong sản xuất các hệ thống cá nhân bảo vệ con người. 

Vật liệu nanofluidic thông minh — là những vật liệu tạp chủng hình thành từ môi trường nano xốp phi trật tự và chất lỏng không thấm nước (hoặc gel nhớt). Thời điểm hiện nay, "những khả năng trí tuệ" của dạng vật chất này đang được nghiên cứu tích cực trong các phòng thí nghiệm trên thế giới để khai thác được nhiều ứng dụng hơn nữa trên cơ sở cảm biến, cơ cấu vận hành, thành phần chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện, và những tính năng độc đáo khác của nó.

Các quá trình trong môi trường xốp tương tác với chất lỏng hoặc khí gas, đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều công nghệ then chốt của thời đại chúng ta, chẳng hạn như công nghệ xúc tác thu nhận nhiên liệu, tách khí, lọc sạch chất lỏng.

Tất cả những triển vọng ứng dụng thực tế của vật liệu thông minh dựa trên cơ sở  thuộc tính của hệ thống mới thiết lập cách đây chưa lâu là "môi trường nano xốp-chất lỏng không thấm nước".

Các chuyên viên của Bộ môn "Vật lý phân tử" trong Viện Công nghệ nano về thiết bị điện tử, quang lượng tử, và quang nơtron thuộc Đại học Tổng hợp Quốc gia Nghiên cứu hạt nhân "MEPhI" đã nhận thấy rằng khi tăng nhanh áp lực bên ngoài sẽ khiến chất lỏng lấp đầy các lỗ xốp, áp suất trong hệ thống sẽ ngừng biến động và trở thành cố định một chiều. Khi có thay đổi nhỏ trong áp lực sẽ gây ra thay đổi lớn về khối lượng.

Tương ứng với định tính chung, hệ thống này có thể quy vào loại vật liệu thông minh có khả năng thay đổi mạnh đặc điểm của nó và tự điều chỉnh mức độ phản ứng hợp với điều kiện mới.

Các nhà khoa học đã phát hiện được cả những thuộc tính lạ thường khác của hệ thống  "chất lỏng không thấm nước — môi trường nano", cho phép sử dụng nó trong hàng loạt thiết bị dành hấp thu các vụ nổ, cú va chạm và dao động rung. Các chuyên gia đã chỉ ra rằng hệ thống này đảm bảo cho dung tích năng lượng cao.

Theo lời ông Vladimir Borman, Chủ nhiệm Bộ môn,  thiết bị với một hệ thống như vậy cho phép hấp thụ lực tác động của cú va chạm và giảm cường độ của lực tác động từ bên ngoài vào chủ thể cần được bảo vệ. Khi tăng năng lượng phản hồi cú va chạm, hệ thống sẽ chuyển sang tăng thời gian lấp đầy các lỗ hổng xốp trong áp suất không đổi và do đó hấp thụ tác động lâu dài. Trong khi đó khoảng thời gian làm đầy các lỗ hổng xốp bằng chất lỏng nhớt diễn ra trong mili giây.

Vận tốc lấp đầy sẽ được tăng cao hơn so với ước tính tương ứng của quan niệm truyền thống về thủy động lực học. Hóa ra là vận tốc lấp đầy không phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng.

"Còn một tính năng lạ thường và quan trọng nữa của hệ thống phản ứng đặc biệt  là hầu như hoàn toàn không tỏa  nhiệt khi hấp thu cú va chạm. Chúng tôi quan sát thấy điều khác biệt đó so với các hệ thống khác và giúp đơn giản hóa nhiệm vụ sáng chế thiết bị hoạt động nhiều lần", — nhà khoa học nói với phóng viên Sputnik.

Vẫn còn một hiện tượng độc đáo cho hệ thống như vậy, được phát hiện tại MEPhI, là sự chuyển hóa chất lỏng chuyển không thấm nước phân tán trong môi trường nano ở "trạng thái ướt" và duy trì trạng thái chậm chạp bất thường như vậy, cũng như độ nhạy cảm cao của sự chuyển tiếp với nhiệt độ.

Các chuyên viên khoa học tin chắc rằng đặc tính năng động của hệ thống được thiết lập bởi "chất lỏng không thấm nước — môi trường nano phi trật tự" sẽ cho phép sử dụng những  hệ thống này trong việc thiết kế các cảm biến thụ động dành cho robot; thiết bị tự điều chỉnh phân chia dung dịch thuốc; tác động giảm xóc chống va chạm như kiểu găng tay từ vật liệu nanofluidic trí tuệ, đảm bảo giảm nhẹ va chạm mà không bị bật nẩy; hệ thống thiết bị bảo hộ cá nhân trong vụ nổ…

 

Tin bài liên quan:

Các nhà khoa học Nga sẽ bắt máy tính cung cấp chìa khóa hướng tới bất tử
Các nhà khoa học Nga đã phát hiện ra một cách mới để tìm kiếm dầu lửa
Các nhà khoa học Nga phát hiện mối liên hệ giữa quá trình lão hóa, ung thư và viêm nhiễm
Từ khóa:
robot, Các nhà khoa học