Rất ít vật liệu từ thiên nhiên cứng như xà cừ. Đi tìm câu trả lời mới đây các nhà khoa học cuối cùng đã tìm ra làm thế nào các lớp cực nhỏ của xà cừ có thể giúp nó cứng như vậy.
Bạn sẽ tìm thấy xà cừ trên lớp phủ bên ngoài của ngọc trai và bên trong một số vỏ loài nhuyễn thể, nhưng trước đây các nhà khoa học không thực sự hiểu nó hoạt động như thế nào ở cấp độ nano, vì lớp phủ này có khả năng chống các va đập cực mạnh.
Bí mật cuối cùng đã được hé lộ là bởi ở cách bề mặt của vật liệu kết hợp với nhau như lát gạch. Khi có tác động cấu trúc này cho phép nó lan tỏa áp lực. Đến lúc bề mặt không còn chịu áp lực, nó sẽ thay đổi một lần nữa.
Cấu trúc của xà cừ.
Phát hiện này rất đáng chú ý vì điều đó có thể giúp phát triển các vật liệu siêu mạnh lấy cảm hứng từ các vật liệu tốt nhất mà thiên nhiên mang lại.
"Thật không thể tin được rằng một động vật thân mềm, không phải là sinh vật thông minh nhất, đang chế tạo rất nhiều cấu trúc trên nhiều quy mô khác nhau", nhà khoa học vật liệu Robert Hovden từ Đại học Michigan cho biết.
Trong nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học đã xác định cấu trúc xà cừ có dạng viên gạch - aragonite kích thước nano được dán cùng với vật liệu hữu cơ, trông giống như một bức tường gạch nếu bạn đứng đủ gần.
Đáng ngạc nhiên và bất thường nhất đó là xà cừ không mất bất kỳ sự kháng cự nào trong quá trình bị tác động. Các thử nghiệm cho thấy mức độ phục hồi của nó không giảm, thậm chí dưới tác động lặp đi lặp lại lên tới 80% sức mạnh năng suất của nó.
Nếu bề mặt phát triển vết nứt, xà cừ có thể cách ly nơi vết nứt xảy ra, do đó nó không ảnh hưởng đến phần còn lại của bề mặt.
Các nhà nghiên cứu thậm chí coi xà cừ là "vật liệu cứng nhất của tự nhiên". Tất nhiên, điều đó thực sự phụ thuộc vào thang đo tham chiếu khác nhau.
Hovden nói: "Con người chúng ta có thể tạo ra các vật liệu cứng hơn, nhưng không thể sao chép loại kỹ thuật nano mà động vật thân mềm đã đạt được”.