Các nhà khoa học Nga đã chế tạo một máy quét nghiên cứu 3D, thiết bị cho phép thu được "bản đồ" của các vật liệu composite phức tạp ở cấp độ nguyên tử. Phát minh này sẽ rất hữu ích trong việc kiểm soát các vật liệu mà tính đồng nhất về cấu trúc là rất quan trọng. Ví dụ, các loại thép đặc biệt trong lõi lò phản ứng hạt nhân hoặc hợp kim chịu nhiệt cho động cơ máy bay. Các chuyên gia tin rằng thiết bị mới này cũng sẽ giúp làm chủ các công nghệ mô phỏng tự nhiên và đảo ngược kỹ thuật các vật liệu được tạo ra trong tự nhiên.
"Việc tạo ra thiết bị như vậy là một bước tiến quan trọng đối với khoa học Nga”, ông Alexey Salimon, giảng viên cao cấp tại Trung tâm Kỹ thuật số Skoltech, nhận xét.
Theo ông, sự sẵn có của những công cụ như vậy rất cần thiết trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ, độ bền của hợp kim nhôm, được sử dụng cho máy bay, ô tô và các thiết bị khác, không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà còn phụ thuộc vào các hạt phụ gia siêu nhỏ (kết tủa) được "phân tán" đều bên trong nó.
Câu 1: Thiết bị 3D scanner của Đại học MEPhI cho phép làm gì?
A. Đo độ dày ở mức nanomet chính xác
B. Tạo chip vi điện tử siêu nhỏ
C. Phân tách chất thành nguyên tử và lập bản đồ 3D
D. Làm lạnh mẫu đến nhiệt độ phòng
Giải thích: Thiết bị "phân tách" chất thành các nguyên tử bằng cách hóa hơi mẫu thành phần nano (1-2 nguyên tử mỗi phần). Sau đó xây dựng bản đồ ba chiều về phân bố nguyên tố hóa học. Phát minh hỗ trợ tạo vật liệu thông minh thế hệ mới, đặc biệt hữu ích cho composite và hợp kim phức tạp nơi tạp chất nhỏ ảnh hưởng lớn.
Đáp án đúng là: C. Phân tách chất thành nguyên tử và lập bản đồ 3D
Câu 2: Thiết bị xác định thành phần hóa học của hạt hóa hơi bằng cách nào?
A. Quang phổ khối dựa trên thời gian bay của hạt
B. Đo điện trở của mẫu vật liệu
C. Quan sát qua kính hiển vi quang học
D. Phân tích màu sắc dưới ánh laser
Giải thích: Mẫu đặt trong chân không, làm lạnh cực thấp. Laser xung hóa hơi mẫu thành phần nano. Thành phần hóa học xác định bằng quang phổ khối: tính khối lượng từ thời gian bay đến máy dò. Dữ liệu xử lý tạo bản đồ 3D sắp xếp nguyên tử, có thể hàng trăm triệu nguyên tử.
Đáp án đúng là: A. Quang phổ khối dựa trên thời gian bay của hạt
Câu 3: Nghiên cứu bằng thiết bị này đặc biệt quan trọng với loại vật liệu nào?
A. Vật liệu dẻo dùng trong đời sống
B. Kim loại đơn chất thông thường
C. Nhựa tổng hợp cơ bản
D. Vật liệu composite và hợp kim phức tạp
Giải thích: Nghiên cứu rất quan trọng với vật liệu composite và hợp kim phức tạp. Chúng chứa nhiều thành phần, tạp chất lượng nhỏ tạo cấu trúc nano có thể ảnh hưởng lớn đến tính chất cuối. Khoa học vật liệu hiện đại làm việc ở quy mô nanomet (chip vi điện tử chỉ 3-4 nguyên tử), cần công cụ chẩn đoán chính xác.
Đáp án đúng là: D. Vật liệu composite và hợp kim phức tạp
Câu 4: Thiết bị mở đường tạo vật liệu tương lai dựa trên công nghệ gì?
A. Công nghệ in 3D truyền thống
B. Mô phỏng tự nhiên từ mô sinh học rắn
C. Sản xuất thủ công quy mô nhỏ
D. Kết hợp kim loại với nhựa cơ bản
Giải thích: Thiết bị mở đường tạo vật liệu tương lai bằng công nghệ mô phỏng tự nhiên. Nghiên cứu mô sinh học rắn (sụn, xương) giúp hiểu cách phân bố thành phần, từ đó tái tạo trong cấu trúc nhân tạo. Ứng dụng cho cấy ghép y tế, vật liệu nhà ở, ô tô, tàu vũ trụ.
Đáp án đúng là: B. Mô phỏng tự nhiên từ mô sinh học rắn
Câu 5: Ưu điểm lớn của hệ thống này là gì?
A. Linh kiện nhập khẩu chất lượng cao
B. Linh kiện đắt đỏ nhưng rất bền
C. Linh kiện chủ yếu sản xuất trong nước
D. Linh kiện chỉ dùng cho nghiên cứu
Giải thích: Ưu điểm lớn là phần lớn linh kiện sản xuất trong nước, giúp sản xuất hàng loạt với chi phí thấp hơn nhiều lần so với sản phẩm nước ngoài, đồng thời dễ tinh chỉnh theo nhu cầu. Ngoài ra có phần mềm riêng đăng ký bản quyền để quản lý hệ thống và xử lý dữ liệu độc lập, rút ngắn đường đến công nghệ công nghiệp.
Đáp án đúng là: C. Linh kiện chủ yếu sản xuất trong nước
Minh Anh (Theo Izvestia)
