Nước đá cứng và giòn – nếu bạn bẻ cong, nó sẽ vỡ ra làm đôi. Điều này đúng nhưng Không hẳn. Theo một nghiên cứu mới đây, các nhà nghiên cứu vừa phát hiện ra rằng khi được phát triển thành những sợi nhỏ, băng có thể bất chấp lời đồn đoán về tính dễ vỡ, trở nên đàn hồi đến mức có thể uốn cong thành một vòng tròn, theo một nghiên cứu mới. Những sợi băng siêu nhỏ này rất uốn cong nên chúng gần giới hạn lý thuyết về độ đàn hồi của băng. Công nghệ mới này rất thú vị và hẳn mang lại nhiều ý nghĩa với khoa học.
Chế tạo ra sợi băng có độ biến dạng đàn hồi cao
Các chuyên gia chế tạo sợi băng có đường kính vài micromet với độ biến dạng đàn hồi cao, gần như uốn được thành vòng tròn mà không gãy. Hầu hết băng rất cứng, giòn, dễ vỡ và khó uốn. Về lý thuyết, băng có độ biến dạng đàn hồi tối đa khoảng 14% – 16,2%. Nhưng thực tế, độ biến dạng đàn hồi lớn nhất từng đo được chưa đến 0,3%. Lý do là tinh thể băng có những khiếm khuyết cấu trúc làm tăng độ giòn.
Nhóm nghiên cứu của Limin Tong tại Đại học Chiết Giang tìm cách tạo ra băng với ít khiếm khuyết cấu trúc nhất có thể để tăng độ đàn hồi. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Science hôm 9/7. Đầu tiên, họ dẫn hơi nước vào một buồng nhỏ duy trì ở mức nhiệt -50 độ C. Điện trường trong buồng hút các phân tử nước tới một chiếc kim làm bằng vonfram. Tại đó, chúng kết tinh để tạo nên những vi sợi có đường kính chỉ vài micromet.
Các nhà nghiên cứu khiến băng lạnh thêm bằng cách hạ nhiệt độ xuống trong khoảng từ -70 độ C đến -150 độ C. Tiếp theo, họ đo độ biến dạng đàn hồi của các sợi băng và phát hiện chúng đàn hồi hơn bất cứ cấu trúc băng nào khác từng được đo đạc, một số sợi thậm chí gần như có thể uốn thành vòng tròn. Tất cả chúng sau đó đều trở lại thành sợi thẳng. Có lẽ còn mát mẻ hơn nữa, các nhà khoa học trồng băng uốn cong cho rằng những sợi băng ở tuổi thiếu niên của họ có thể dẫn đến một trận tuyết lở về những cách mới để hiểu rõ hơn về băng ở trạng thái tự nhiên của nó và công nghệ truyền ánh sáng hiệu quả hơn.
Chế tạo giúp ích cho việc nghiên cứu vật lý băng quy mô nhỏ
Về lý thuyết, băng trong thế giới thực có thể uốn cong như băng của các nhà nghiên cứu. Nhưng các khuyết tật như vết nứt và sự lệch lạc của các tinh thể. Khiến băng tự nhiên trở nên giòn hơn rất nhiều. Biến dạng đàn hồi lý thuyết tối đa của nước đá. Hoặc tỷ lệ phần trăm kích thước của nó mà nó có thể bị kéo căng. Hoặc uốn cong trước khi trở lại hình dạng ban đầu – là khoảng 15%. “Trước đây, độ biến dạng đàn hồi lớn nhất của băng quan sát được qua thí nghiệm là khoảng 0,3%. Hiện tại, độ biến dạng đàn hồi của các vi sợi băng lên tới 10,9%. Dễ uốn hơn nhiều so với bất cứ loại băng nào từng đo đạc”, Tong cho biết.
Khi Tong cùng đồng nghiệp nghiên cứu kỹ các sợi băng. Họ phát hiện dấu hiệu tồn tại của một dạng băng thứ hai. Đặc hơn dạng băng chiếm phần lớn các sợi. Áp lực lên phần bị uốn cong của sợi có khả năng đã làm biến đổi băng. Nhóm nghiên cứu cho biết, điều này có thể mở đường. Cho một cách thức mới để nghiên cứu sự chuyển pha ở băng. Các vi sợi có độ trong suốt cực cao nên chúng có thể dùng cho việc truyền ánh sáng, nhưng những yêu cầu về nhiệt độ sẽ gây khó khăn lớn. Vì vậy, công dụng chính của chúng hiện nay là giúp nghiên cứu về vật lý băng ở quy mô nhỏ.
