Công nghệ kim cương: trúng đạn Mach 8 hóa than chì

Kim cương thường được xem là vật liệu cứng nhất. Nhưng trong một nghiên cứu công nghệ kim cương mới công bố, các nhà khoa học Đại học Texas A&M (Mỹ) quan sát được một phần khối kim cương composite chuyển thành than chì (graphite) chỉ trong vài micro giây khi bị đạn bay ở tốc độ siêu thanh bắn trúng.

Thí nghiệm bắn đạn siêu thanh vào kim cương composite

Mẫu thử không phải một viên đá quý nguyên khối. Đó là vật liệu composite ép từ nhiều hạt kim cương nhỏ, do nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice chế tạo bằng kỹ thuật thiêu kết plasma tia lửa (spark plasma sintering). Họ thêm boron nitride lập phương (cubic boron nitride) và cobalt để liên kết, giữ ổn định hỗn hợp. Nhóm chọn cách này vì phương pháp nhiệt và áp suất thông thường có thể làm kim cương xuống cấp.

Thí nghiệm diễn ra tại Phòng thí nghiệm Va chạm Siêu tốc (Hypervelocity Impact Laboratory) của Texas A&M, dùng súng khí nhẹ hai tầng dài khoảng 14 m. Lần thứ nhất, nhóm bắn một chùm viên đạn nhôm cỡ 1 mm với vận tốc gần Mach 7,5. Lần thứ hai là một viên nhôm 4 mm với vận tốc gần Mach 8,45. Camera tốc độ cao, cảm biến siêu nhanh và kính hiển vi phân tích sau thí nghiệm đều xác nhận vùng bị va chạm đã hóa thành than chì.

Vì sao kim cương hóa than chì lại là tin tốt?

Kim cương và than chì cùng được tạo nên từ carbon, chỉ khác cách sắp xếp nguyên tử. Than chì mềm hơn rất nhiều. Theo nhóm nghiên cứu, chính quá trình chuyển pha này đã hấp thụ và phân tán động năng của viên đạn ở cấp vi cấu trúc, giống như một bộ giảm chấn tức thời. Đây là lần hiếm hoi giới khoa học theo dõi được một vật liệu đổi trạng thái theo thời gian thực dưới cú sốc cực mạnh như vậy.

Nghiên cứu do nghiên cứu sinh Aniket Mote và giáo sư Thomas Lacy (khoa Cơ khí, Texas A&M) dẫn dắt, được Văn phòng Nghiên cứu Khoa học Không quân Mỹ tài trợ và đăng trên tạp chí Materials Today. Kết quả có thể giúp thiết kế lớp vật liệu che chắn cho máy bay, tàu vũ trụ và thiết bị quốc phòng hoạt động ở tốc độ siêu thanh.

Góc nhìn An Thư

Nghiên cứu nhắc lại một điều người mua trang sức nên biết: kim cương rất cứng nhưng không phải bất hoại, và vẫn có thể biến đổi khi chịu tác động đủ lớn. Điều kiện trong thí nghiệm khác xa việc đeo nhẫn hằng ngày. Dù vậy, nó cho thấy kim cương ngày càng được dùng như một vật liệu công nghệ cao, không chỉ là đá quý. Đây cũng là động lực khiến công nghệ chế tạo kim cương tiếp tục phát triển.

Xem thêm tại An Thư: Bảng giá kim cương · Ưu đãi Đổi lớn tại An Thư

Nguồn tham khảo

Texas A&M Today (Texas A&M University), Zaid Elayyan (2026-11-03). Bài được An Thư dịch và tóm lược từ bản gốc.