Kỹ thuật chế tạo bọt nano kim loại nhẹ mới và dễ thực hiện

0
13812

Một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học California, Davis (UC Davis) vừa mới phát hiện ra phương pháp hết sức đơn giản để sản xuất bọt xốp nano kim loại paladi có mật độ thấp, giúp cải thiện công nghệ lưu trữ hydro.

Bọt xốp nano là phiên bản bọt xốp của một số chất liệu với nhiều lỗ hổng siêu nhỏ. Bọt xốp nano kim loại lần đầu tiên được phát hiện khoảng 20 năm trước, được coi là loại vật liệu tiềm năng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Cấu trúc xốp rất cứng, chắc và nhẹ. Hạt nano Paladi và một số loại hạt nano kim loại khác là các chất xúc tác, đóng vai trò quan trọng trong quá trình lưu trữ và giải phóng hydro một cách nhanh chóng, đồng thời cũng được xem là những loại vật liệu lý tưởng trong sản xuất pin nhiên liệu hydro.

Tác giả nghiên cứu Kai Liu, giáo sư vật lý thuộc Trường Khoa học, UC Davis cho biết: việc sử dụng các loại bọt xốp nano kim loại ở quy mô công nghiệp phải vượt qua những thách thức bao gồm các yêu cầu chặt chẽ về điều kiện sản xuất, mức độ ô nhiễm môi trường và độ kết tinh. Ngoài ra, việc sản xuất loại bọt có khối lượng cực kỳ nhẹ mà không gây ảnh hưởng đến tính ổn định của chúng không phải là một việc dễ thực hiện.

Liu chia sẻ: “Thông thường, kỹ thuật sản xuất bọt kim loại truyền thống đòi hỏi phải được thực hiện trong môi trường được kiểm soát chặt chẽ, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu UC Davis đã áp dụng phương pháp nhúng hóa học, thích hợp sử dụng trong các ngành công nghiệp cũng như thích nghi với các loại vật liệu bọt xốp kim loại có khối lượng nhẹ khác”.

Vị chuyên gia cho biết nói: “Phương pháp mới mở ra triển vọng trong khả năng khám phá vật liệu mới đầy thú vị”.

Kỹ thuật mới sử dụng các nanowire của palladium làm kết cấu khối tiêu chuẩn. Đầu tiên, các chuyên gia tiến hành đặt nanowire trong nước và trộn thành một hỗn hợp có khả năng tạo ra các rung động siêu âm. Hỗn hợp được nhúng nhanh chóng vào dung dịch nitơ lỏng để làm đóng băng tại chỗ các nanowire. Cuối cùng, họ đặt hỗn hợp chứa nanowire đã được đóng băng trong môi trường chân không cho đến khi băng tan và để lại một bọt xốp nanowire kim loại paladi nguyên chất. Các nhà khoa học nhận thấy mật độ vật liệu trong dạng kim loại dạng khối chỉ bằng một phần nghìn mật độ phân tử kim loại palladium và có thể được điều chỉnh để sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng tìm hiểu các đặc tính lưu trữ hydro của bọt nano kim loại paladi và phát hiện ra khả năng chịu tải và tỷ lệ hấp thụ lý tưởng của vật liệu. Sau khi trải qua các đánh giá bằng công nghệ lượng tử chuyên dụng tại Phòng thí nghiệm Nhiệt lạnh Peter A. Rock thuộc UC Davis, loại vật liệu bọt nano thể hiện tính ổn định cao của nhiệt động lực học.

Báo cáo kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Chemistry of Materials.

P.K.L (NASATI), theo https://phys.org/news/2017-11-technique-metallic-nanofoam.html#jCp