Polyme thủy tinh là nhựa được tạo ra để có các đặc tính như thủy tinh - chúng mạnh, cứng và cứng, nhưng cũng thường giòn, gãy nếu bạn cố gắng uốn cong hoặc kéo căng chúng. Mặt khác, gel mềm và linh hoạt, nhưng cũng yếu. Nhóm NCSU hiện đã phát triển một vật liệu mới kết hợp tốt nhất của cả hai thế giới.

"Chúng tôi đã tạo ra một loại vật liệu mà chúng tôi gọi là gel thủy tinh, cứng như polyme thủy tinh, nhưng - nếu bạn tác dụng đủ lực - có thể kéo dài gấp năm lần chiều dài ban đầu của chúng, thay vì phá vỡ", Michael Dickey, tác giả tương ứng của nghiên cứu cho biết. "Hơn nữa, một khi vật liệu đã được kéo dài, bạn có thể làm cho nó trở lại hình dạng ban đầu bằng cách áp dụng nhiệt. Ngoài ra, bề mặt của gel thủy tinh có độ kết dính cao, điều này không bình thường đối với vật liệu cứng.

Một mẫu của một loại vật liệu mới được gọi là gel thủy tinh

Để tạo ra gel thủy tinh, nhóm nghiên cứu đã kết hợp các phân tử tiền chất lỏng của polyme thủy tinh với chất lỏng ion. Hỗn hợp sau đó được đổ vào khuôn và tiếp xúc với tia UV để xử lý nó, trước khi được lấy ra khỏi khuôn. Chất lỏng ion này hoạt động như một dung môi, đó là thứ cấp cho vật liệu sức mạnh của cả ly và gel.

"Thông thường khi bạn thêm dung môi vào polymer, dung môi sẽ đẩy các chuỗi polymer ra, làm cho polymer mềm và có thể co giãn", Dickey nói. Trong gel thủy tinh, dung môi đẩy các chuỗi phân tử trong polymer ra xa nhau, cho phép nó có thể co giãn như gel. Tuy nhiên, các ion trong dung môi bị thu hút mạnh vào polymer, ngăn cản các chuỗi polymer di chuyển. Sự bất lực của chuỗi để di chuyển là những gì làm cho nó thủy tinh. Kết quả cuối cùng là vật liệu cứng do lực hút, nhưng vẫn có khả năng kéo dài do khoảng cách thêm.

Mặc dù chúng có trọng lượng hơn 54% chất lỏng, những gel thủy tinh này được tìm thấy có độ bền gãy 42 MPa, độ dẻo dai 110 MJ m-3, cường độ năng suất 73 MPa và mô đun Young là 1 GPa. Những số liệu thống kê này tương tự như nhựa nhiệt dẻo như polyetylen, nhóm nghiên cứu cho biết, nhưng không giống như những vật liệu đó, chúng cũng có thể được kéo dài gấp năm lần chiều dài ban đầu của chúng.

Các ưu điểm khác của gel thủy tinh bao gồm khả năng tự phục hồi và trở lại hình dạng ban đầu bằng cách áp dụng một chút nhiệt. Hàm lượng chất lỏng cao của chúng cũng làm cho chúng trở thành chất dẫn điện hiệu quả hơn và chúng có bề mặt kết dính, vì những lý do không hoàn toàn rõ ràng đối với nhóm. Hữu ích nhất trong tất cả, những gel thủy tinh này khá dễ làm.

Gel thủy tinh rất co giãn nhưng vẫn mạnh như polyme thủy tinh cứng hơn

"Tạo gel thủy tinh là một quá trình đơn giản có thể được thực hiện bằng cách bảo dưỡng nó trong bất kỳ loại nấm mốc nào hoặc bằng cách in 3D", Dickey nói. Hầu hết các loại nhựa có tính chất cơ học tương tự đòi hỏi các nhà sản xuất phải tạo ra polymer làm nguyên liệu và sau đó vận chuyển polymer đó đến một cơ sở khác, nơi polymer được nấu chảy và tạo thành sản phẩm cuối cùng.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu không chắc chắn những loại gel thủy tinh này có thể có, nhưng với một danh sách các tính chất hấp dẫn như vậy, họ tin rằng vật liệu mới cuối cùng có thể chứng minh rất tiện dụng.