Điện thoại vỏ nhẹ như nhựa trong tương lai cứng hơn cả thép?
Các kỹ sư của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một loại vật liệu mới cứng hơn thép và nhẹ như nhựa.
Được phát triển với sự trợ giúp của một quy trình polyme hóa mới, các kỹ sư hóa học của MIT đã phát triển một loại polyme hai chiều (2D) có thể tự lắp ráp thành các tấm, không giống như các polyme khác thường tạo thành chuỗi 3D.
Polyme bao gồm tất cả các loại nhựa được hình thành với các chuỗi khối xây dựng được gọi là monome. Các chuỗi phát triển bằng cách thêm các phân tử mới vào cuối của chúng. Sau khi hình thành, các polyme có thể được định hình thành các vật thể 3D thông qua quá trình ép phun.
Các nhà khoa học thường đưa ra giả thuyết rằng nếu các polyme có thể được tạo ra để phát triển thành một tấm 2D, chúng sẽ đảm bảo độ cứng nhưng trong lượng khá nhẹ. Tuy nhiên, những lần thất bại trong nghiên cứu trước đó khiến họ tin rằng việc đạt được mục tiêu này là không thể. Nguyên nhân vì chỉ cần một monome lật lên hoặc xuống khỏi mặt phẳng của tấm đang phát triển, vật liệu sẽ bắt đầu nở ra theo 3D, không cho phép hình thành cấu trúc giống như tấm 2D.
Tuy nhiên, hiện nay các nhà nghiên cứu đã đưa ra một quy trình polyme hóa học mới cho phép họ tạo ra một tấm 2D được gọi là polyaramide. Đối với các khối xây dựng monome, họ sử dụng một hợp chất được gọi là melamine có chứa một vòng nguyên tử cacbon và nitơ. Trong điều kiện hoàn hảo, các monome này có thể phát triển thành 2D, tạo thành các đĩa. Khi các đĩa xếp chồng lên nhau, chúng được giữ với nhau bằng liên kết hydro giữa các lớp, đồng thời tạo ra một cấu trúc ổn định và mạnh mẽ.
Hơn nữa, vì vật liệu tự lắp ráp trong dung dịch nên nó có thể được sản xuất hàng loạt bằng cách tăng số lượng nguyên liệu ban đầu. Các nhà nghiên cứu cũng chứng minh rằng họ có thể phủ các bề mặt bằng các màng vật liệu gọi là 2DPA-1.
Video đang HOT
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng mô-đun đàn hồi của vật liệu mới – lực cần thiết để làm biến dạng vật liệu – cao hơn kính chống đạn từ bốn đến sáu lần. Để phá hủy vật liệu, năng lượng cần gấp đôi so với thép, mặc dù vật liệu này có mật độ chỉ bằng 1/6 thép.
Vật liệu này cũng không thấm khí nhờ các monome khóa lại với nhau, ngăn không cho các phân tử lọt vào giữa chúng.
Các nhà nghiên cứu hiện đang xem xét chi tiết hơn về cách polyme có thể tạo thành các tấm 2D trong khi đồng thời thay đổi cấu trúc phân tử của nó để tạo thành các loại vật liệu mới khác.
Đối với mục tiêu của vật liệu mới, Giáo sư Kỹ thuật Hóa học Carbon P Dubbs tại MIT và là tác giả chính của nghiên cứu, Michael Strano, cho biết chúng có thể được sử dụng làm lớp phủ bền, nhẹ cho các bộ phận ô tô hoặc điện thoại di động, hoặc làm vật liệu xây dựng cầu hoặc các vật liệu khác cấu trúc. Điều này có nghĩa điện thoại trong tương lai có thể sở hữu vỏ polyme như nhựa nhưng lại cứng cáp hơn cả thép.
Giá lithium tăng hơn 500% trong 12 tháng: Đừng chờ phép màu nào trong 5 năm tới, hãy chuẩn bị cho việc xe điện, laptop tăng giá đi thôi
Tình trạng mua trong hoảng loạn đã khiến giá của loại vật liệu chính chế tạo pin xe điện, laptop, điện thoại di động tăng không có điểm dừng
Tình trạng thiếu muối lithium cần thiết để sản xuất pin cho các thiết bị di động và xe điện đang khiến quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch của thế giới gặp rủi ro.
Trong 18 tháng qua, giá lithium carbonate và lithium hydroxide đã tăng đến mức phi lý. Theo đó, vào tháng 1/2021, lithium carbonate có giá khoảng 9.600 Usd/tấn, theo chỉ số S&P Global Platt. Trong khi đó vào cuối tháng 1/2022, loại vật liệu này được báo giá hơn 50.000 USD/tấn. Theo FT, các nhà sản xuất không có lựa chọn nào khác ngoài việc "mua hoảng loạn", thay vì có thể điều đình giá.
Diễn biến giá lithium trong một năm qua (tính bằng nhân dân tệ/tấn).
Đây được xem là hệ quả của các quy định mới về trung hoà carbon từ chính phủ các nước, lựa chọn của người tiêu dùng (tăng mạnh việc mua xe điện) và nguồn cung hạn chế do đầu tư thấp trong những năm gần đây. Trong khi một số mỏ lithium mới hoặc mở rộng khai thác đã xuất hiện tại Úc, Mỹ hay Brazil, một số mỏ khác tại Chile hay Serbia đã bị đóng cửa hoặc cắt giảm bởi sự phản đối của chính quyền địa phương.
"Công nghệ", hay nói chính xác hơn là việc sử dụng hiệu quả hơn các vật liệu có sẵn hay thay thế lithium bằng loại hoá chất khác đang bị hạn chế rất lớn. Ngay cả các việc phát triển các dự án kỹ thuật chuyên sâu cũng không làm giảm nhu cầu sử dụng lithium cho đến năm 2030, 2035 hoặc thậm chí 2050.
Không có "phép màu" nào xảy ra, như Christophe Pillot, một nhà tư vấn về pin và là giám đốc của Avicenna Energy tại Paris nói. Không loại pin nào có thể đáp ứng được lượng linh kiện điện tử nhét vào mỗi mạch tích hợp tăng gấp đôi qua các năm như hiện nay.
"Mật độ năng lượng, thời gian sạc, tuổ.i thọ pin được cải thiện nhưng sẽ không có cuộc cách mạng nào trong vòng 5-10 năm tới. Hiệu suất pin chỉ có thể cải thiện khoảng 5% mỗi năm và đó đã là thành công".
Các chính phủ Mỹ, châu Âu rất muốn có các nhà máy sản xuất cell pin sạch sẽ nhưng việc khai thác và tinh chế kim loại lại chưa sẵn sàng cho việc đó. Chính phủ mới của Chile khẳng định rằng việc sản xuất thêm muối lithium tại sa mạc Atacama không có lợi về mặt môi trường và xã hội.
Trong khi đó, các nhà bảo vệ môi trường tại các nước giàu luôn duy trì thông điệp là pin nên được sản xuất bằng vật liệu tái chế. Tuy nhiên, phế liệu phải được thu gom, chuẩn bị sẵn sàng để sản xuất. Ngay cả trên lý thuyết, điều này cũng không làm tăng tổng lượng vật liệu pin cần thiết.
Công nghệ pin trên thiết bị di động đã phát triển đáng kinh ngạc nếu xét trên góc độ những con chip xử lý ngày càng mạnh mẽ và màn hình ngày một lớn hơn, độ phân giải cao hơn. Tuy nhiên, để trang bị pin cho các phương tiện chở hàng hoá và con người đòi hỏi một lượng năng lượng lớn hơn nhiều so với điện thoại hay máy tính xách tay. Ngoài ra, việc nhồi nhét quá nhiều năng lượng vào một pack pin có thể gây ra nguy cơ cháy nổ.
Trung Quốc đang thúc đẩy mạnh mẽ việc sử dụng xe chạy pin, so với Mỹ hay châu Âu. Họ khắc phục tình trạng thiếu nguyên liệu sản xuất pin bằng cách sử dụng nhiều hợp chất lithium sắt phosphate thay cho hợp chất nikel và coban đắt tiề.n. Tuy nhiên, có một thực tế là nước này vẫn phụ thuộc rất lớn vào lithium, chủ yếu nhập khẩu từ Australia và Chile.
Sẽ có người đặt câu hỏi, tại sao không kêu gọi các nước khai thác và tinh chế thêm lithium, đặc biệt khi giá bán của nó đang ở mức cao phi lý như hiện tại.
Một nhà đầu tư trong lĩnh vực khai thác cho biết: "Sẽ có những nhà khai thác tại Úc 'loạn trí' và những người đầu cơ hàng và om đến tận thời điểm này. Một lúc nào đó, họ sẽ bán ra và giá sụp đổ như trong chu kỳ gần đây nhất". Giá lithium đã giảm từ mức hơn 17.000 USD/tấn vào năm 2015 xuống còn khoảng 8.000 USD/tấn năm 2018. Các nhà khai thác lo sợ viễn cảnh trên có thể xảy ra một lần nữa và việc đầu tư mạnh trong thời gian này có thể khiến họ gặp rắc rối trong tương lai.
Một câu hỏi khác, tại sao các nhà sản xuất không chọn cách ký hợp đồng thời hạn 4-5 năm để giúp nhà khai thác yên tâm mở rộng tinh chế lithium. Nghe có vẻ dễ dàng nhưng một nhà kinh tế học trong ngành cho biết: "một năm rưỡi trước, trong giai đoạn Covid bùng phát, ai dám đặt cược đến 5 năm vào việc xe điện sẽ bùng nổ doanh số? Các nhà sản xuất ô tô có nhiều vốn đến thế để quay vòng nhanh hơn so với nhà cung cấp kim loại hay không?"
Thậm chí, các khoản đầu tư từ chính phủ các nước cũng chưa đem lại kết quả khả quan. Do đó, việc bạn có thể làm bây giờ không gì khác là chờ đợi để trả nhiều tiề.n hơn cho những chiếc laptop và xe điện trong tương lai.
Trung Quốc ra mắt nền tảng sản xuất chip nhắm vào Intel, AMD Trung Quốc có kế hoạch thành lập tổ chức đặc biệt để thúc đẩy các trung tâm phát triển phần mềm, vật liệu và thiết bị sản xuất. Theo Nikkei, đề xuất được đưa ra trong bối cảnh Bắc Kinh đang gấp rút xây dựng chuỗi cung ứng chất bán dẫn, nhằm tăng khả năng miễn nhiễm với lệnh trừng phạt của Mỹ....