Chất rắn có thể cứng hơn nhờ chất lỏng

Chất lỏng dĩ nhiên là mềm hơn chất rắn và liệu chăng việc đưa những giọt chất lỏng vào trong một chất rắn sẽ khiến nó mềm hơn? Thực tế là không, các nhà khoa học tại đại học Yale đã vừa phát hiện ra rằng nếu tích hợp các giọt chất lỏng có kích thước phù hợp vào chất rắn, chúng có thể khiến chất rắn cứng hơn. Phát hiện của họ có thể mở đường cho các loại vật liệu composite sử dụng chất lỏng để bổ sung chức năng quang học hoặc dẫn điện mà không ảnh hưởng đến độ cứng.

Bí mật nằm ở sức căng bề mặt của chất lỏng. Nếu giọt chất lỏng được đưa vào trong chất rắn quá lớn, sức căng bề mặt không đủ để giữ cho giọt chất lỏng giữ nguyên trạng thái khi chất rắn chịu áp lực cơ học. Kết quả là giọt nước bị biến dạng và chất rắn trở nên yếu hơn. Ngược lại, nếu giọt chất lỏng đủ nhỏ thì sức căng bề mặt của nó vẫn được giữ nguyên. Điều này không chỉ giữ cho giọt chất lỏng không bị biến dạng mà còn tăng độ cứng cho vật liệu rắn xung quanh.

Dẫn đầu bởi nhà khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí Eric Dufresne, nhóm nghiên cứu tại Yale đã thử nghiệm bằng cách nhúng các giọt chất lỏng ionic (muối lỏng) có đường kính vài micron vào một miếng silicone. Khi vật liệu được kéo dãn liên tục, các nhà nghiên cứu nhận thấy nó đã cứng hơn 30% so với silicon thuần khiết.

Eric Dufresne cho biết: "Nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của sức căng bề mặt tỉ lệ nghịch với kích thước. Vì vậy, một lực dường như không đáng kể đối với những thứ to lớn rốt cuộc lại trở thành một lực đủ mạnh đối với những thứ rất nhỏ và điều này có thể tác động mạnh mẽ đến toàn bộ vật liệu".

Nghiên cứu trên đã vừa được xuất bảng trên tạp chí Nature Physics.