Vật liệu nhẹ như lông hồng

Ra đời từ cá cược

Bạn có biết rằng aerogel vốn là kết quả của một ván cá cược giữa các nhà khoa học? Nhà khoa học người Mỹ Sam Kistler (1900-1975) và đồng nghiệp đã tò mò muốn biết xem liệu có tồn tại một loại gel không lỏng (tức là không chảy được, tương tự như chiết xuất lô hội hay hồ dán) hay không. Không ngờ, vào năm 1931, ông đã phát minh ra loại aerogel đầu tiên và phổ biến nhất cho đến tận ngày nay, đó chính là aerogel từ silica. Do chính là chất cấu tạo nên thủy tinh, nên loại aerogel này không chỉ siêu nhẹ mà còn trong suốt, lại cách nhiệt siêu tốt nữa.

Aerogel trông ra sao?

Không phải aerogel nào cũng trong suốt như aerogel silica đâu! Aerogel là một nhóm các vật liệu muôn hình vạn trạng. Loại aerogel làm từ ô-xit sắt thì có màu nâu, cứng hơn và rất dễ cháy nổ. Aerogel với thành phần là graphen (một dạng các-bon) thì lại màu xám và trông bông xốp vô cùng, hiện đang giữ kỷ lục là vật liệu nhẹ nhất trên thế giới. Loại aerogel hữu cơ làm từ xen-lu-lô thì lại có màu trắng và trông ngon như kẹo bông vậy!

Aerogel được chế tạo như thế nào?

Không chỉ chế tạo ra aerogel từ giấy thải và vải vụn, PGS TS Dương Minh Hải (một nhà nghiên cứu gốc Việt, công tác tại trường Đại học Quốc gia Singapore) còn “hóa phép” tàn tro bay từ than đá thành aerogel, giúp giảm bớt ô nhiễm môi trường từ các nhà máy nhiệt điện. Nhà khoa học này cũng đã cải tiến quy trình sản xuất aerogel sao cho bền vững, thân thiện hơn với môi trường.

Aerogel thực chất có thể được làm từ vô số các chất thuộc họ po-ly-me, do đó những ý tưởng như sử dụng cả xen-lu-lô hay tinh bột gạo để làm ra aerogel đã không còn quá xa vời. Thực tế, đã có nhiều loại aerogel hữu cơ được chế tạo trong những năm gần đây. Chỉ mới năm ngoái, PGS TS Lê Thị Kim Phụng (Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh) đã chế tạo thành công aerogel từ bã mía và sợi lá dứa, tạo nên loại aerogel trắng xốp với độ uốn dẻo vượt trội so với aerogel silica truyền thống. Aerogel sợi lá dứa còn là một giải pháp để xử lý sự cố tràn dầu ngoài khơi, nhờ vào khả năng thấm hút vượt trội (tốt hơn gấp đôi) các giải pháp hiện tại.

Ứng dụng siêu khủng của aerogel

Lịch sử của aerogel vô cơ đã có từ lâu đời, trong đó có nhiều vật liệu đáp ứng được nhu cầu chịu nhiệt, chịu tải. Tại Trung tâm nghiên cứu Glenn thuộc Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA), các nhà khoa học đã tìm ra cách để làm cho aerogel vô cơ vừa bền hơn vừa dai hơn. Nhờ vậy mà aerogel của NASA mới có thể sử dụng được trong môi trường chân không ngoài vũ trụ đấy! Từ năm 1997, NASA đã sử dụng aerogel làm vật liệu cách nhiệt cho rô-bốt thám hiểm Sao Hỏa rồi.

Với giá thành rẻ và thân thiện với môi trường hơn, những loại aerogel hữu cơ mới như của PGS.TS Lê Thị Kim Phụng đã mở ra thêm nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực môi trường, xây dựng, bảo quản thực phẩm hay thám hiểm không gian. Một ứng dụng tiềm tàng của vật liệu này chính là làm chất cách nhiệt siêu nhẹ trong tường chống nóng hay trong bộ đồ vũ trụ nhờ tính dẻo dai đặc biệt của nó.