Giới thiệu một loại vật liệu với tính năng không ngờ tới.
Quả bóng bàn nhựa bị móp cần nhúng nước nóng để phồng lên. Tương tự vậy, có hay không vật liệu kim loại quay được về trạng thái ban đầu nhờ nung nóng?
Câu trả lời là hoàn toàn có; đó chính là hợp kim nhớ hình (SMA- Shape memory alloys).
Năm 1959, Hợp kim nhớ hình Ni-Ti được nhà nghiên cứu người Mỹ William J. Buehler phát hiện tại Phòng thí nghiệm Naval Ordnance Laboratory. Sau này đặt tên hợp kim này là Nitinol. Từ đó đã đánh dấu bước ngoặt về ứng dụng của hợp kim thông minh này, đặc biệt là lĩnh vực hàng không vũ trụ những năm 60 của thế kỉ trước.
Hiện tượng quả bóng bàn phồng lên được giải thích do không khí trong quả bóng bàn nóng lên, nở ra, gây ra lực lớn làm quả bóng phồng lại như cũ.
Vậy thì, hiện tượng quay về trạng thái ban đầu của hợp kim Nitinol hay các SMA nói chung được giải thích như thế nào?
Câu trả lời nằm ở sự thay đổi cấu trúc ở cấp độ nguyên tử, là sự chuyển biến pha khi thay đổi nhiệt độ. Ban đầu hợp kim Nitinol được làm nóng có pha Austenite và tạo hình, nó sẽ lưu lại “kí ức” về hình dáng này. Tiếp theo làm lạnh sang pha Martensit; và sau này dù có bị biến dạng tới mức nào đi nữa thì cũng sẽ quay về hình dạng ban đầu nếu được nung nóng.
Đặc tính độc đáo này giúp vật liệu nhớ hình được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không vũ trụ, điện tử y sinh, công nghiệp ô tô cũng như đời sống hàng ngày.
Ứng dụng thành công nổi tiếng là vật liệu chế tạo ăng ten trên tàu Apollo 11 năm 1969, chuyến bay không gian đã hạ cánh cùng con người đầu tiên đáp xuống Mặt Trăng.
Trên thực tế, nó được làm bằng hợp kim nhớ hình ở điều kiện bình thường, sau đó hạ nhiệt độ xuống thấp, thể tích ăng ten được giảm xuống hàng trăm lần mới đưa vào tàu không gian. Ăng ten này sau khi lên mặt trăng đã trở về hình dạng ban đầu thông qua bức xạ nhiệt của mặt trời.
Vậy là, vật liệu cũng có kí ức. Khai thác được tiềm năng đó, chúng ta sẽ có được nhiều ứng dụng vĩ đại hơn.