thnlscantho-3
  Thế giới vật liệu
 
30/10/2012


Thế giới vật liệu, vật chất : ( Việt Nam đã đến giai đọan nào ? )

 

Tương lai còn xa của cái ngữ vật liệu thông minh , an tòan , mạnh mẽ hơn

 

G S Tôn Thất Trình

 

Tiến bộ ở ngành khoa học vật liệu thế giới

 

Khoa học vật liệu đã là cội rễ của tiến bộ vật chất, thật ra là của mọi tiến bộ, quá lâu ngày đến nổi chúng ta hầu như muốn quên và để lại đằng sau góp phần của khoa học này.  Thời đại Đồ Đá –  the Stone Age, Thời đại Đồng Thau- the Bronze Age , Thời đại Sắt- the Iron Age: tất cả đều được định nghĩa  bằng những cải thiện đáng kinh ngạc  cách nào chúng ta chế tạo và thao tác  những vật thể hằng ngày, từ những đầu búa nhọn hoắc hơn đẽo đá cứng  đến hợp kim aluminium – nhom cho  các cánh máy bay nhẹ hơn. Nhưng ngày nay, vào Thời đại Silicon, có phải tiến bộ  chỉ là thao tác các số một ( 1s ) và số không – zero ?

Câu trả lời vang rền là không – no. Vật liệu còn đáng chú tâm ngày nay hơn bao giờ hết và đó là lý do tại sao nguyệt báo Khoa Học Phổ Thông – Popular Science ( Hoa Kỳ ) lại dành phần lớn số tháng 11 / 2012  cho chúng . Tại các la bô khắp thế giới, các nhà khoa học đang họat động  nặng nhọc tạo dựng nền tảng cho các sản phẩm ngày mai:  từ sơn phết siêu mềm dịu đẩy lui mọi điều  nước đông đá- ice ( trên các cánh máy bay nhẹ cân ) chí đến Cầu Trùng Vàng Staphylococcus  aureus (   ở các bệnh viện đầy rẫy mầm bệnh ); các vật liệu tự điều chỉnh làm thay đổi các đặc tính  với nhiệt độ hay pH; và các phim áp điện -  piezoelectrixc films  chụp bắt các năng lượng phế thải, ngay cả thành ra nhưng vật liệu thông minh khác đặt năng lượng  vào những sử dụng hửu hiệu hơn. Khi các kỷ sư chứng minh những vật liệu này trong các la bô thử nghiệm và hội nhập chúng vào những họa kiểu nâng thêm những khả năng mới, mọi điều thảy đều sẳn sàng cho cải thiện, từ các bộ áo không gian hầu đi thám hiểm không gian giữa các hành tinh đến  các lò phản ứng hạt nhân.

Thật tế, Định luật Moore, trọng tâm tín điều Thời Đại Silicon, mô tả  một nguyên tắc không phải là khoa học dữ liệu  mà là khoa học vật liệu –cứ mỗi 18 tháng là  chúng ta sẽ tìm ra cách  nhồi nhét  hai lần nhiều bộ phận hơn vào chip đã hửu hạn.  Thế cho nên các vật liệu tốt hơn  sẽ làm ra các máy computer tốt hơn, rồi các máy này  giúp chúng ta họa thêm kiểu các vật liệu tốt hơn. Sau gần 2 triệu năm tiến bộ ở ngành khoa học vật liệu, chúng ta cũng vẫn còn chỉ mới bắt đầu tiến bước.

 

Các cột mốc về  chất liệu: từ sắt đến siêu dẫn, những thành công lớn của vật liệu

 

28000 năm trước Công Nguyên - CN: con người thời kỳ đồ đá cũ- paleolithic , nung lữa những  hình vật men gốm từ đất sét, cho thấy  năng khiếu sớm sủa  chế biến vật liệu.

5000 năm trước CN: Dân gian  gần Thổ nhĩ Kỳ cận đại học hỏi là không những họ trích chiết chất lỏng đồng – copper được từ đá malachite và azurite , mà còn đổ khuôn ra thành nhiều  lọai hình dáng khác nhau .

3000 năm trước CN:  các thợ kim lọai ở  các xứ Syria và Thổ nhĩ Kỳ cận đại tạo ra đồng thau – bronze- một trong những hợp kim đầu tiên – bằng cách thêm quặng thiếc –tin ore vào quặng đồng.

2500 trước CN: Dân Ai Cập cỗ xưa làm các chuổi hạt gương- glass beads, những thí dụ biết được sớm nhất của vật liệu. 2400 năm sau , gương được thổi vao các tàu thủy không thấm nước.

2000 năm trước CN:  Dân gian xứ AnatoliaBa Tư - Persia bắt đầu sản xuất sắt từ các quặng sắt.

Năm 1750:  Anh Quốc cấp môn bài chất gắn keo – glue patent đầu tiên, một chất dính – adhesive  làm ra từ cá.  Những thác đổ  chất gắn keo thiên nhiên hay tổng hợp theo chân dính chặc  này.

Năm 1750: Kỷ sư Anh John Smeaton sáng chế ra bê tông – concrete khi tìm kiếm một vật liệu nước không làm thóái hóa.

Năm 1839: Charles Goodyear  đổ chất gôm vào một  lò sấy nóng hổi, khám phá  ra lưu hóa- vulcanisation ( cao su) và cuối cùng là cao su chịu mưa nắng – weatherproof rubber.

Năm 1856: Henry Bessemer  làm môn bài một tiến trình để nung chảy  sắt ít carbon  thành thép phẩm giá cao hơn  có thể sản xuất số lượng lớn – đại trà.

Cũng năm 1856: Nhà hóa học Anh Alexander Parkes, được cấp môn bài  làm ra chất nhựa dẽo –plastic tổng hợp đầu tiên, thóat thai từ  bông vải – cotton hay celluloz gỗ.

Năm 1934: một nhóm do Wallace Hume Carothers lảnh đạo,  kéo những dây sợi nylon, lọai sợi tổng hợp đầu tiên, từ những ống thử nghiệm. Thọat tiên dùng làm lông bàn chải đánh răng.

Năm 1935:  Louis Minsk của hảng Eastman Koda phát triễn một polymer cho một mô hình đầu tiên kháng quang – photoresist,  có khả năng chuyễn qua một  chất nền, giúp  chế tạo  các bán dẫn – semiconductors.

Năm 1938: trong khi  khảo cứu những chất làm lạnh, ở hảng DuPont, nhà  hóa học Roy Plunkett khám phá ra một  mẩu  đang polymer- hóa . Thành quả: Teflon  không dính và kháng nhiệt lượng.

Năm 1958: ở hảng Texas Instruments, Jack Kilby  xây dựng  một mạch vòng hội nhập –integrated  circuit đầu tiên còn có tên là  mạch vòng vi tiểu – microcircuit , bằng cách phối hợp những tụ điện – capacitors, điện trở -resistors điods  và transistors thành một lát mỏng germanium.

Cũng năm 1958:  nhà vật lý học Roger Bacon,  làm ra những sợi graphit  dài 2.54 cm , thúc đẩy ông tạo ra những sợi carbon  hiệu năng cao  cũng cố  máy bay và hỏa tiễn ( tên lữa ).

Năm 1962: kỷ sư điện Nick Holonyak Jr. sáng chế ra điod phát ánh sáng  quang phổ ánh sáng mắt nhìn được LED – visible spectrum  light emitting diod. Ánh sáng đỏ nhảy vọt từ máy tính – calculators đến các dấu hiệu giao thông và bảng dán thông cáo – yết thị .

Năm 1964:  nhà khoa học Stephanie Kwolek , của hảng  DuPont , tạo ra những  polymer  cứng đờ, mạnh mẽ đưa tới Kevlar đạn bắn không thủng.

Năm 1970: các nhà khảo cứu hảng Corning sản xuất ra sợi  quang gương  với rất ít mất mát ánh sáng, làm cho  viễn thông và Internet có thể thực hiện được.

Năm 1977: các nhà hóa học  phát triễn các polymers hửu cơ có thể dẫn điện,  đặt nền tảng cho  OLED(s) các điôđ phát ánh sáng hửu cơ – organic light emitting diods.

Năm 1985:  các nhà khảo cứu khám phá những phân tử carbon 60 nguyên tử  hết sức ổn định trông tựa những vòm trắc địa – geodesic dome .  Họ gọi chúng là banh nhảy chồm- bucky balls, dựa theo tên của kiến trúc sư R. Buckminster Fuller.

Năm 1986: một nhóm ở hảng IBM chế tạo một men gốm  dẫn diện ở nhiệt độ rất cao , thúc đẩy một cuộc chạy đua  để khám phá  các siêu dẫn – superconductors còn nóng hơn nữa .

Năm 1991: một nhà khoa học Nhật tìm thấy  các ống nanô carbon, được kính nể  nhờ những đặc tính cơ học cao siêu của chúng.

Năm 1997: một nhà thực vật học Đức mô tả  các đặc tính tự làm sạch của lá sen, đẩy mạnh  đi vào một thời kỳ  các vật liệu siêu tính kỵ nước- super hydrophobic materials .

Năm 2000: các nhà vật liệu chứng minh vật liệu mêta có thể thao tác các phóng xạ điện từ - electromagnetic radiation , mở toang  cách tìm kiếm  áo chòang tàng hình.

Năm 2004: các nhà khoa học dùng  băng dính cô lập graphene  khỏi graphite . Những tấm  carbon chỉ dày có một nguyên tử  là vật liệu mỏng nhất và mạnh mẽ nhất  biết được và đồng thời cũng là một dẫn diện  kiệt xuất .

Năm 2007: bằng cách nhập sức làm dính của tắc kè – geckostrai sò – mussel, các nhà khoa học viện đại học Northwestern phát triễn  một chất dính  họat động tốt ở cả hai điều kiện  khô và ẩm ướt.

 

Kỳ tới : Cấy tơ nhện …, máy bay cánh dơi … , computer tự sửa chữa ….

 

 

 

 

 
  Số lượt người đọc từ ngày đầu tháng: 235008 visitors (876799 hits)  
 
=> Do you also want a homepage for free? Then click here! <=