Vượt Mỹ và hàng loạt siêu cường, quốc gia châu Á phá kỷ lục về vật liệu siêu chịu nhiệt ngoài không gian
Một thí nghiệm tại trạm Thiên Cung đã đưa nhiệt độ của hợp kim vonfram lên mức chưa từng có ngoài không gian, củng cố vị thế của Trung Quốc trong nghiên cứu vật liệu chịu nhiệt cho công nghệ hạt nhân và hàng không vũ trụ.
Trạm vũ trụ Thiên Cung của Trung Quốc vừa thiết lập kỷ lục mới trong nghiên cứu vật liệu ngoài không gian, khi hợp kim vonfram được đun nóng tới mức vượt quá 3.100 độ C trong buồng thí nghiệm không dùng vật chứa. Thành tích này vượt qua mức cao nhất từng đạt được trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).
Được biết ISS là dự án hợp tác lớn nhất trong lịch sử ngành không gian, với sự tham gia chính thức của 5 cơ quan vũ trụ, đại diện cho nhiều quốc gia gồm: NASA (Mỹ), Roscosmos (Nga), ESA (Cơ quan Vũ trụ châu Âu), JAXA (Nhật Bản) và CSA (Canada).
Trước đó, trên mô-đun Kibo của Nhật tại ISS, các nhà khoa học cũng từng áp dụng phương pháp “treo lơ lửng bằng tĩnh điện” (electrostatic levitation) để giữ các mẫu kim loại siêu nhỏ trong không trung và đốt nóng bằng tia laser, đạt khoảng 3.000 độ C. Cách tiếp cận này loại bỏ sự cần thiết của vật chứa, vốn có thể gây nhiễm bẩn hoặc ảnh hưởng đến mẫu khi ở nhiệt độ cực hạn.
Theo SCMP, thí nghiệm tại Thiên Cung nhằm nghiên cứu các vật liệu chịu nhiệt sử dụng trong lò phản ứng nhiệt hạch, động cơ tên lửa và phương tiện siêu vượt âm. Buồng thí nghiệm này do nhóm của nhà vật lý Hu Liang tại Đại học Công nghệ Tây Bắc phát triển.
Ông Hu cho biết phát hiện này sẽ giúp giới khoa học thiết kế hợp kim vonfram tốt hơn và hỗ trợ nghiên cứu nền tảng về vật liệu siêu chịu nhiệt phục vụ ứng dụng hạt nhân và hàng không vũ trụ.
Ngoài ra, ông cũng nhấn mạnh độ tin cậy của thiết bị: sau 4 năm vận hành trên quỹ đạo, buồng thí nghiệm đã được sử dụng để thử nghiệm hợp kim vonfram, hợp kim niobium cùng nhiều vật liệu tiên tiến khác.
Theo ông Hu, có hai lợi thế khi nghiên cứu trong môi trường không trọng lực. Thứ nhất, vonfram nóng chảy có thể tạo thành khối cầu gần như hoàn hảo, giúp đo đạc chính xác các đặc tính như sức căng bề mặt hay độ nhớt.
Thứ hai, do mật độ cao, vonfram khó hòa trộn đồng đều với các nguyên tố khác trên Trái đất – khi đó, thành phần nặng thường chìm xuống, còn thành phần nhẹ nổi lên. “Trong môi trường vi trọng lực, chúng tôi có thể tạo ra hợp kim có thành phần và cấu trúc đồng nhất hơn nhiều, từ đó nâng cao hiệu suất”, ông nói.
Vonfram là kim loại chịu nhiệt tốt nhất từng được biết đến, với điểm nóng chảy khoảng 3.420 độ C, đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghệ cao ở môi trường khắc nghiệt như lò nhiệt hạch. Tuy nhiên, giới khoa học vẫn đang nỗ lực để hiểu rõ hành vi của nó khi tiếp cận giới hạn nhiệt độ cực đại.
