Ðề: Khoa học thường thức

Nếu có người nói, có thể dễ dàng dùng dao cắt kim loại ra thành lát mỏng, bạn có thể sẽ không tin. Nhưng, quả thực là có một số kim loại như vậy, Liti chính là một loại trong số đó.

Liti là một loại nhẹ nhất trong số các kim loại, mật độ của nó chỉ có 0,534 g/cm3 (20 độ C), nên có thể nổi trên xăng. Liti có màu trắng bạc lấp lánh, nhưng một khi gặp không khí, bề mặt đẹp đẽ kia của nó sẽ đột ngột mất đi độ bóng, ở trong nước, nó phản ứng với nước giải phóng khí hydro, nó còn có thể cháy giống như thuốc nổ.

Liti đã không chịu được tác dụng của không khí, lại không chịu được tác dụng của nước thì nó còn có tác dụng gì? Cho nên, người xưa luôn cho rằng nó chẳng có tác dụng gì cả, nhưng nhà phát minh nổi tiếng Edison lại không bỏ qua nó. Ông đã dùng hợp chất hoá học oxyt của Liti để dùng vào dung dịch điện giải của pin, acquy làm cho tính năng của pin được nâng cao lên rất nhiều. Loại pin này đã trở thành đồ dùng không thể thiếu được trong tàu ngầm trong chiến tranh thế giới thứ nhất. Ngày nay, pin Liti đã được ứng dụng rộng rãi vào trong các lĩnh vực như: Máy trợ tim, điện thoại di động…

Liti có vài nguyên tố đồng vị, tính chất hoá học của Liti 6 và Liti 7 gần giống nhau, nhưng công dụng lại hoàn toàn khác nhau. Liti 6 dùng trong ngành kỹ thuật công nghiệp mũi nhọn, còn Liti 7 lại dùng trong các ngành sản xuất công nông nghiệp thông thường.

Ngòi nổ nguyên tử trong bom hydro hoặc bom nguyên tử phải bọc một lớp Liti 6 dầy để khống chế quá trình phản ứng.

Máy móc khi vận hành phải thường xuyên cho thêm dầu bôi trơn, để một mặt có thể duy trì sự linh hoạt trong vận chuyển của máy móc, mặt khác có thể làm giảm sự mài mòn và hao tổn của các linh kiện máy. Nhưng các loại dầu bôi trơn thông thường ở nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp hoặc khi bị ngâm nước đều sẽ bị ảnh hưởng. Nếu sử dụng nguyên liệu bôi trơn do Liti 7 tạo nên thì có thể chịu được những ảnh hưởng bên ngoài mà các loại dầu bôi trơn thông thường không chịu được.

Trong cuộc sống, lớp men sáng bóng trên bát, lớp men trên đồ gốm sứ sáng bóng như thuỷ tinh. Trong những nguyên liệu của chúng đều cho chứa Liti, vì Liti có thể làm giảm độ nóng chảy của men, rút ngắn thời gian nung, hơn nữa còn làm cho bề mặt vật được trơn bóng và đều. Ngoài ra trong màn hình của tivi cũng có Liti.

Trong nông nghiệp, Liti nâng cao khả năng kháng bệnh của một số loài thực vật, ví dụ lúa mạch dễ bị mắc bệnh đốm lá nhất, cà chua dễ bị thối, nếu kịp thời dùng muối Liti làm phân bón thì có thể ngăn không cho thực vật mắc những bệnh này.

Ðề: Khoa học thường thức

Hợp kim là một loại nguyên liệu dạng lớn có ích, nó là do các nguyên tử kim loại khác nhau cũng thâm nhập vào trong các khe hở của các nguyên tử của nhau hình thành. Sau khi kim loại hợp thành hợp kim, có rất nhiều tính năng ưu việt hơn so với kim loại thuần tuý. Do vậy, nguyên nhiên liệu kim loại trong ứng dụng thực tế đa số là hợp kim. Thế nhưng, nhựa tại sao lại có thể hình thành hợp kim được?

Cái gọi là hợp kim nhựa, lại không phải là chỉ sự kết hợp nhựa với kim loại, mà là trộn lẫn hai loại nhựa trở lên lại với nhau. Ví dụ, vào năm 60 của thế kỷ 20, có một loại nhựa gọi là PPO, có độ cứng nhất định, nhưng phải tăng tới 210 độ C mới có thể tiến hành gia công thành hình, và polystiren có thể gia công thành hình ở 100 độ C nhưng sản phẩm lại có nhược điểm là dễ vỡ. Do vậy, nhân viên kỹ thuật đã trộn 2 loại nhựa này với nhau thành “hợp kim”. Kết quả, loại “hợp kim” này không chỉ nâng cao khả năng chống va đập, không bị nứt, mà còn có thể gia công thành hình ở nhiệt độ 140 độ C.

Vài năm gần đây, hợp kim nhựa đã trở thành một loại sản phẩm nhựa tính năng cao mới xuất hiện trong loại nhựa công trình, ngày càng được người ta coi trọng. Ví dụ như nhựa ABS, nó là do Striren, benzen etylen, đibutien theo một tỷ lệ nhất định tạo thành, sau khi ba hợp lại thành một, nó có đặc tính của 3 loại thành phần, tức là vừa có tính quang bóng của striren, gia công thành hình tốt, lại có tính rắn của benzen etylen, chịu được tính ăn mòn hoá học, chịu được tính dầu và tính gia công máy móc tốt, còn có tính dẻo như cao su và tính va đập của đibutien. Do vậy, nhựa ABS được sử dụng rộng rãi làm đồ điện gia dụng, máy móc quang học, đồ dùng gia đình và vật liệu kiến trúc…

Gần đây, không ít sản phẩm hợp kim nhựa không ngừng có bước đột phá trong rất nhiều tính năng.

Ðề: Khoa học thường thức

Điều gì làm thuỷ tinh trong suốt?

Chúng ta có thể nhìn qua hầu hết các chất thể khí và thể lỏng như không khí, nước, rượu, xăng dầu… nhưng khó nhìn thấu qua những chất rắn như sắt, đồng, gỗ… Ấy vậy mà thuỷ tinh tuy cũng là chất rắn, nhưng lại trong suốt, có thể nhìn qua được.

Sở dĩ chúng ta nhìn được qua chất khí và chất lỏng vì các phân tử của chúng sắp xếp rất lỏng lẻo, sóng ánh sáng có thể dễ dàng lọt qua. Ngược lại, phân tử chất rắn liên kết với nhau theo trật tự dày đặc, như các viên gạch xếp xít lại với nhau thành các bức tường chắn ánh sáng.

Ở nhiệt độ cao, thuỷ tinh tan chảy thành chất lỏng. Khi đó, các phân tử sắp xếp rất ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào. Nhưng vì thuỷ tinh Đông đặc rất nhanh, các phân tử vẫn giữ nguyên ở trạng thái hỗn loạn, nên khi đã ở thể rắn, ánh sáng vẫn dễ dàng lọt qua.

Ðề: Khoa học thường thức

Carbon có tính siêu dẫn ở nhiệt độ thường?

Các nhà vật lý Mỹ dường như đã quan sát được khả năng siêu dẫn của ống nano carbon ở nhiệt độ thường. Tuy rằng điện trở của dây dẫn không thực sự bằng 0, nhưng những hiệu ứng khác lại cho thấy đã xuất hiện tính siêu dẫn

Guo-meng Zhao và Yong Sheng Wang, thuộc Đại học Boston (Mỹ), đã làm thí nghiệm trên một dây dẫn ghép từ các ống nano carbon (đường kính vài phần triệu milimet). Khi đưa đoạn dây dẫn này vào một từ trường, người ta thấy xuất hiện một từ trường yếu trong dây dẫn theo hướng ngược lại.

Và từ trường này vẫn không thay đổi, ngay cả khi từ trường mẹ bên ngoài bị ngắt. Zhao và Wang tin rằng, từ trường bên ngoài đã tạo ra một dòng điện xoay chiều trong dây dẫn. Dòng điện đó không hề gặp một cản trở nào, nên đã duy trì được cường độ, tạo ra từ trường không đổi bên trong. Hiệu ứng này cho thấy rằng, dưới tác động của từ trường, dây nano carbon đã có khả năng siêu dẫn ở nhiệt độ thường (dây siêu dẫn có điện trở bằng 0).

Tuy nhiên, khi không có từ trường bên ngoài, người ta lại đo được điện trở nhỏ của dây dẫn. Theo Zhao và Wang, điều này có thể giải thích là: Điểm nối giữa các ống nano carbon không có tính siêu dẫn, nên gây ra điện trở. Khi loại bỏ được điện trở ở các điểm nối, người ta sẽ tạo ra được một dây siêu dẫn thực sự ở nhiệt độ thường. Đây là một tiến bộ vượt bậc, mở ra khả năng ứng dụng cực lớn cho chất siêu dẫn, bởi cho đến nay, chưa có vật liệu nào có thể siêu dẫn ở nhiệt độ trên 0 độ C.

Năm 1911, lần đầu tiên nhà khoa học người Hà Lan Heike Kamerling Onnes phát hiện ra khả năng siêu dẫn ở một số kim loại: Khi nhiệt độ hạ thấp đến mức nhất định thì các điện tử có thể chuyển động mà không gặp bất kỳ cản trở nào. Chất siêu dẫn đầu tiên Kamerling tìm được là thuỷ ngân ở 4 độ K (- 269 độ C).

Tuy nhiên, phải đến năm 1986, vật liệu siêu dẫn mới khẳng định được vị trí của nó trong công nghiệp khi người ta tìm ra vật liệu “siêu dẫn nóng” ở trên 30 độ K, trong đó có hợp kim của oxit đồng và barium (77 độ K), hợp kim của oxit nhôm (125 độ K)… Sắt là vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ thấp nhất (-271 độ C).

Gần đây người ta mới chứng minh được rằng khả năng siêu dẫn của các tinh thể carbon C70, tuy nhiên chỉ ở nhiệt độ -266 độ C. Trước đó, một đồng vị khác của carbon là C60 có thể siêu dẫn ở nhiệt độ -233 độ C.

Ðề: Khoa học thường thức

Trong tương lai con người sẽ sử dụng vật liệu gì để xây nhà?

Trong tương lai, chúng ta sẽ sử dụng loại vật liệu gì để xây nhà? Con người ngày càng khám phá ra nhiều các kỹ thuật và vật liệu mới. Một loại kỹ thuật thi công mới có thể khiến cho trong bê tông đầy ắp Cacbon Đioxit siêu lạnh. Loại bê tông mới này kiên cố hơn loại bê tông bình thường, hơn nữa lại có thể phòng chống được hoả hoạn, chống ẩm và cách nhiệt. Loại Cacbon Đioxit lạnh này có khả năng kết bám rất chắc với các loại vật liệu xác định khác. Vì vậy nó có thể sử dụng kết hợp với các loại vật liệu xác định khác.

Vật liệu xác định trước đây thường gây ra những ảnh hưởng không tốt đối với sức khoẻ của con người, ví dụ một số vật liệu xác định có tính phóng xạ, vật liệu sơn tường có thể sản sinh ra các khí có hại, làm ô nhiễm không khí trong phòng. Hiện nay mọi người ngày càng coi trọng việc khai thác vật liệu xác định “màu xanh”. Các nhà khoa học đã sớm đưa cây xanh vào ngành kiến trúc, ví như sử dụng sợi được làm từ thực vật như đay, gai cây xizan (còn gọi là cây tơ dứa), cây lanh và cây bông tạo loại nhựa và cao su có độ dai lớn hơn. Ở Australia, một công ty hiện đang sản xuất loại tường bảo vệ được làm từ một loại cao su có trộn thêm lông cừu. Sau này, ngày càng có nhiều sợi thiên nhiên được sử dụng làm vật liệu xác định tổng hợp. Những loại vật liệu này có những đặc điểm như nhẹ và chắc chắn, đồng thời có thể làm thành hình dạng đặc biệt.

Trong tương lai, để quét sơn cho tường của các ngôi nhà, người ta sẽ không sử dụng loại sơn được chế tạo từ sản phẩm của công nghiệp hoá dầu mà sẽ sử dụng một số loại sơn kiểu mới chế từ chất dịch của cây. Tường ngoài của ngôi nhà trong tương lai được làm từ một loại vật liệu đặc biệt giống như pin Mặt trời, có thể chuyển hoá năng lượng Mặt trời thành năng lượng điện, như thế có thể cung cấp điện dùng trong sinh hoạt cho ngôi nhà. Một số chất dẻo công trình cũng được dùng để xây dựng nhà ở, loại chất dẻo này vừa nhẹ, giá cả lại rẻ, khả năng chịu lực không hề thua kém sắt thép. Chất dẻo còn có thể chế tạo thành bộ phận của ngôi nhà, người ta chỉ cần ghép các miếng giống như miếng gỗ thì có thể tạo thành một ngôi nhà.

Bê tông bình thường là loại vật liệu “cứng” khó bẻ cong, nhưng khi xảy ra động đất lớn, những công trình kiến trúc sử dụng những loại bê tông “không thể bẻ cong” này lại dễ dàng bị đổ. Nếu có thể nghiên cứu được loại bê tông có khả năng chống lại động đất thì sẽ giúp cho các toà nhà cao tầng đứng vững được khi xảy ra động đất. Sau khi tiến hành nghiên cứu đối với bê tông, người ta còn phát hiện ra, bình thường ta thấy bê tông giống như các sợi kết hợp chặt chẽ với nhau, song dưới kính hiển vi, thì phần bên trong của bê tông đâu đâu cũng là những lỗ hổng nhỏ hơn sợi tóc rất nhiều, điều đó giải thích tại sao bê tông rất dễ rạn vỡ.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu ra một cách để giải quyết vấn đề các lỗ hổng nhỏ này. Họ cho vào trong xi măng từ 10% đến 15% sợi Polypropylene, bột thép, bột thuỷ tinh, sau đó tiến hành trộn đều, cuối cùng mới đem đi đổ thành bê tông. Trong quá trình này phải loại bỏ hết số lỗ hổng nhỏ trong bê tông, hút hết lượng khí dư thừa trong các lỗ hổng nhỏ để tạo ra môi trường chân không, đồng thời cũng phải loại bỏ các bọc khí, như thế mới mà tạo ra được loại bê tông mới chống được sự chấn động của các trận động đất. Loại bê tông mới này có tính năng chống bị uốn cong cao hơn 100 lần so với loại bê tông bình thường, khả năng chịu lực của các tấm bê tông có độ dày là 1,27 cm được chế tạo từ loại bê tông này tương đương với khả năng chịu lực của một tấm bê tông bình thường có độ dày 15 cm. Thì ra, bên trong bê tông sau khi được cho thêm sợi Polypropylene, các sợi sẽ kéo các kẽ nứt lại với nhau, tức là “buộc chặt”. Ngoài ra, 1 m chiều dài bê tông này có thể kéo dài thêm 1 cm, đối với loại bê tông bình thường thì tính năng chống kéo dài là điều không tưởng.

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, những vật liệu xây dựng trong tương lai sẽ ngày càng nhiều, và ngôi nhà trong tương lai sẽ làm cho cuộc sống của con người ngày càng dễ chịu hơn, thuận tiện hơn nữa.