Con voi còi
Writer
Nhiệt độ tối đa của dung nham chỉ khoảng 1.200°C. Nhưng các nhà khoa học đã chế tạo một loại gốm không tan chảy cho đến khi vượt quá 4.000°C-một nhiệt độ đang nhanh chóng tiến gần đến bề mặt Mặt Trời.
Chất giữ kỷ lục hiện tại, hafni cacbonitrit, nắm giữ kỷ lục về điểm nóng chảy cao nhất được ghi nhận của bất kỳ chất nào đã biết. Được tổng hợp trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã xác nhận vào năm 2020 rằng vật liệu này có thể chịu được nhiệt độ trên 4.000 độ C (khoảng 7.232 độ F) trước khi bắt đầu tan chảy.
Bí mật của khả năng chịu nhiệt đáng kinh ngạc này nằm ở cấu trúc phân tử của nó. Hafni cacbonitrit được cấu tạo từ hafni, cacbon và nitơ. Các liên kết giữa các nguyên tử này tạo thành một mạng tinh thể cực kỳ cứng chắc và dày đặc. Cần một lượng năng lượng nhiệt khổng lồ để phá vỡ các liên kết này và khiến cấu trúc rắn chuyển thành dạng lỏng. Một chất có khả năng chịu nhiệt tương tự là tantali hafni cacbua, với cấu trúc tương đương và điểm nóng chảy khoảng 3.900 độ C.
Tuy nhiên, khả năng "chống cháy" có thể mang hai ý nghĩa khác nhau: chịu được nhiệt độ cực cao, hoặc ngăn nhiệt truyền sang vật khác. Mặc dù hafni cacbonitrit là chất cứng nhất để nóng chảy, nhưng vật liệu cách nhiệt tối ưu nhất lại là silica aerogel. Aerogel đôi khi được ví như khói rắn, được tạo thành từ tới 99,8% không khí bị giữ lại bên trong một mạng lưới silica mỏng manh. Một ví dụ kinh điển về khả năng này là đặt một bông hoa mỏng manh lên một tấm aerogel mỏng và hướng đèn khò vào phía bên kia. Đèn khò có thể cháy liên tục, nhưng bông hoa vẫn hoàn toàn không bị cháy và vẫn mát khi chạm vào.
Việc kết hợp các khái niệm này chính là đỉnh cao của kỹ thuật chế tạo siêu bền. Các vật liệu như hafni cacbonitrit đang được nghiên cứu để sử dụng trong máy bay siêu thanh và các cạnh dẫn hướng của tàu vũ trụ, những bộ phận phải chịu ma sát mạnh và nhiệt độ plasma khi quay trở lại bầu khí quyển Trái đất. Mặc dù việc chế tạo các loại gốm siêu bền này vô cùng khó khăn và tốn kém, nhưng chúng đại diện cho đỉnh cao tuyệt đối về khả năng chịu nhiệt mà khoa học biết đến.
Chất giữ kỷ lục hiện tại, hafni cacbonitrit, nắm giữ kỷ lục về điểm nóng chảy cao nhất được ghi nhận của bất kỳ chất nào đã biết. Được tổng hợp trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã xác nhận vào năm 2020 rằng vật liệu này có thể chịu được nhiệt độ trên 4.000 độ C (khoảng 7.232 độ F) trước khi bắt đầu tan chảy.
Bí mật của khả năng chịu nhiệt đáng kinh ngạc này nằm ở cấu trúc phân tử của nó. Hafni cacbonitrit được cấu tạo từ hafni, cacbon và nitơ. Các liên kết giữa các nguyên tử này tạo thành một mạng tinh thể cực kỳ cứng chắc và dày đặc. Cần một lượng năng lượng nhiệt khổng lồ để phá vỡ các liên kết này và khiến cấu trúc rắn chuyển thành dạng lỏng. Một chất có khả năng chịu nhiệt tương tự là tantali hafni cacbua, với cấu trúc tương đương và điểm nóng chảy khoảng 3.900 độ C.
Tuy nhiên, khả năng "chống cháy" có thể mang hai ý nghĩa khác nhau: chịu được nhiệt độ cực cao, hoặc ngăn nhiệt truyền sang vật khác. Mặc dù hafni cacbonitrit là chất cứng nhất để nóng chảy, nhưng vật liệu cách nhiệt tối ưu nhất lại là silica aerogel. Aerogel đôi khi được ví như khói rắn, được tạo thành từ tới 99,8% không khí bị giữ lại bên trong một mạng lưới silica mỏng manh. Một ví dụ kinh điển về khả năng này là đặt một bông hoa mỏng manh lên một tấm aerogel mỏng và hướng đèn khò vào phía bên kia. Đèn khò có thể cháy liên tục, nhưng bông hoa vẫn hoàn toàn không bị cháy và vẫn mát khi chạm vào.
Việc kết hợp các khái niệm này chính là đỉnh cao của kỹ thuật chế tạo siêu bền. Các vật liệu như hafni cacbonitrit đang được nghiên cứu để sử dụng trong máy bay siêu thanh và các cạnh dẫn hướng của tàu vũ trụ, những bộ phận phải chịu ma sát mạnh và nhiệt độ plasma khi quay trở lại bầu khí quyển Trái đất. Mặc dù việc chế tạo các loại gốm siêu bền này vô cùng khó khăn và tốn kém, nhưng chúng đại diện cho đỉnh cao tuyệt đối về khả năng chịu nhiệt mà khoa học biết đến.
