Vạn vật trên Trái đất đều tuân theo những quy luật vật lý nhất định và bất biến, như nóng lên rồi cháy khi gặp nhiệt độ cao, lạnh hoặc đóng băng khi nhiệt độ xuống thấp, hay vật rắn khi đã vỡ thì không thể tự nhiên lành…

Tuy nhiên bằng sự kì diệu của khoa học công nghệ, các nhà khoa học đã tìm ra những siêu vật liệu đi ngược lại quy luật vật lý - những vật liệu của tương lai.

1. Lớp phủ siêu trơn LiquiGlide

Hãy thử tưởng tượng trong bữa ăn, bạn muốn dùng tương ớt hoặc tương cà chua, nhưng thật khó khăn biết bao khi phải cố gắng dốc chai tương đã gần hết? Sự bất tiện này trong tương lai sẽ biến mất, nhờ vào phát minh mới của những nhà nghiên cứu thuộc học viện Công nghệ thông tin Massachusetts (MIT) - lớp phủ LiquiGlide.

LiquiGlide là một lớp phủ siêu trơn, ngăn không cho bất kỳ thứ gì dính lên nó. Hãy thử khám phá công dụng của LiquiGlide qua hai thí nghiệm với sốt cà chua và mayonnaise dưới đây:

Phát minh này đã được rất nhiều công ty thực phẩm quan tâm, vì không những làm tăng được sự tiện lợi trong cuộc sống mà lượng thực phẩm đóng chai lãng phí cũng giảm đi rất nhiều.

Ngoài ra, các chai nhựa thông thường cần thiết kế nắp lớn hơn nhằm dễ dàng lấy các loại sauce có tính dính thì nay đã có thể thu nhỏ, tiết kiệm ước tính hơn 25.000 tấn nhựa mỗi năm.

LiquiGlide cũng vượt qua mọi bài kiểm tra về an toàn thực phẩm, thậm chí có thể... ăn được. Nhưng không chỉ vậy, phát minh này còn mở ra nhiều tính ứng dụng hơn thế, như trong các đường ống vận chuyển dầu khí, thậm chí cả những vật dụng thường ngày như bát đĩa, sơn tường… Khi đó, một viễn cảnh tuyệt diệu khi loài người… không cần rửa bát hoàn toàn có thể xảy ra.

2. Pin xịt (Spray-on Batteries)

Trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, có lẽ “thảm họa” nhất là điện thoại, laptop hay máy tính bảng… hết pin mà không có nguồn điện để sạc. Ngoài ra, việc pin điện thoại ngày nay quá “mỏng manh” (hết pin rất nhanh) đem lại khá nhiều bất tiện trong cuộc sống.

Tuy nhiên, các khoa học gia đã đề ra giải pháp thay thế toàn bộ pin truyền thống bằng hợp chất tương tự như pin, nhưng dưới dạng xịt và có thể sử dụng trên mọi mặt phẳng.

Pin thông thường được cấu tạo bởi cực âm, cực dương và chất điện giải. Những nhà nghiên cứu tại ĐH Rice (Mỹ) đang nghiên cứu biến cấu tạo này thành dạng xịt bằng cách hóa lỏng từng thành phần.

Sau khi xịt lên một bề mặt, ngay lập tức bề mặt đó sẽ cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử hoạt động. Hiện nay, pin xịt đã có thể khiến 40 bóng đèn LED sáng liên tục trong 6 giờ đồng hồ.

Tuy nhiên, để pin xịt có thể trở thành nguồn năng lượng cung cấp cho laptop, máy tính bảng... cần một chặng đường xa hơn thế bởi giá thành đầu tư khá lớn cùng hiệu năng chưa cao.

Nhưng dù sao, nếu pin xịt thành công, điều này đồng nghĩa với việc mở ra một hướng đi mới cho ngành công nghiệp điện tử. Biết đâu tương lai sẽ xuất hiện điện thoại siêu mỏng và chỉ cần phủ một lớp pin xịt bên trong.

3. Chất dẻo tự liền Terminator polymer

Trong series phim “Kẻ hủy diệt” - the terminator, robot T-1000 trong phim có thể tự phục hồi. Tháng 9/2013, các nhà khoa học đã tìm ra một chất dẻo mới có khả năng “tự liền” theo nghĩa đen và được đặt tên dựa theo tên bộ phim nổi tiếng - Terminator polymer.

Trong video, các khoa học gia cắt đôi mẫu vật liệu, sau đó ghép chúng lại với nhau. Vật liệu này đã tái tạo tới 97% tình trạng ban đầu. So sánh với một số loại polymer hiện nay, thông thường để phục hồi cần một số tác động bên ngoài như nhiệt độ hay tính chất môi trường, nhưng Terminator polymer là loại vật liệu đầu tiên có thể tự phục hồi mà không cần yếu tố bên ngoài tác động.

Ngoài ra, loại vật liệu mới này được đánh giá là bền hơn rất nhiều so với các loại vật liệu dẻo thông thường. Theo chuyên gia chất dẻo David Mercerreyes thuộc ĐH Basque, Tây Ban Nha thì Terminator polymer có thể ứng dụng nhằm cải thiện tuổi thọ và độ an toàn cho những bộ phận bằng chất dẻo, đồng thời mở ra tiềm năng sử dụng trong an ninh, y tế, đặc biệt là phẫu thuật thẩm mỹ.

4. Siêu vật liệu ghi nhớ

Thuật ngữ “Siêu vật liệu” - metamaterial - ám chỉ những vật chất nhân tạo có tính chất khác thường. Những nhà nghiên cứu thuộc ĐH Cornell (Mỹ) đã tìm ra một siêu vật liệu như thế: một dạng hydrogel ADN có thể nhớ và quay lại được hình dạng đầu tiên của nó. (Hydrogel là loại vật liệu mềm và ẩm ướt, có tới 95% thành phần nước và các phân tử nằm trong khung polymer).

Trong thí nghiệm, ống nghiệm chứa đựng mẫu hydrogel ADN mới này khi gặp nước sẽ chuyển đổi hình dạng thành các chữ cái. Những chữ cái này chính là hình dạng đầu tiên của chúng.

Tuy nhiên, có một điểm kỳ lạ đó là ngay bản thân những khoa học gia khám phá ra siêu vật liệu mới này cũng… không thể giải thích chính xác được cơ chế hoạt động của nó.

Theo Dan Luo - trưởng ban nghiên cứu ĐH Cornell, với khả năng ghi nhớ, siêu vật liệu này có thể rất phù hợp trong việc gia tăng diện tích tiếp xúc và làm tăng hiệu quả của thuốc.

Điều này rất cần thiết cho công tác hậu phẫu, đặc biệt trong phẫu thuật ung thư, khi thách thức lớn nhất là tiêu diệt hoàn toàn tế bào ung thư nhằm tránh di căn. Ngoài ra, việc kết hợp với các nguyên liệu khác cũng mở ra tiềm năng vô cùng to lớn cho y khoa nói riêng và ngành sinh học nói chung.

5. Vật liệu siêu bền Graphene

Graphene có thể hiểu đơn giản là một lớp cực mỏng của graphite (chất liệu dùng làm ruột bút chì), được nhà khoa học người Anh - Andre Geim phát hiện vào năm 2004 và giúp ông đạt giải Nobel vật lý vào năm 2010.

Graphene được mệnh danh là siêu vật liệu của tương lai là bởi vì nó rất mỏng, đạt độ dày chỉ bằng một phân tử nhưng lại nhìn thấy bằng mắt thường và cứng gấp 200 lần thép.

Để chọc thủng một lớp Graphene mỏng như tờ giấy cần áp lực của một con voi đứng cân bằng trên một chiếc bút chì. Ngoài ra, Graphene còn có độ bền cực cao, dễ dàng uốn cong ở bất kỳ góc độ nào.

Nhưng sự “bá đạo” của Graphene chưa dừng ở đó. Graphene có khả năng truyền dẫn điện từ nhanh gấp 10 lần silicon, mặc dù tấm Graphene trông giống hệt một tấm nhựa dẻo (nhựa không dẫn được điện).

Điều này hứa hẹn về nguồn linh kiện điện tử mới, cùng hệ thống sạc pin cực nhanh cho tương lai. Bên cạnh đó, khi đưa Graphene vào trong thành phần kim loại sẽ làm gia tăng độ đàn hồi lên đến 500 lần.

Hiện nay, các nhà khoa học đang gấp rút nghiên cứu nhằm đưa Graphene vào thực tiễn và đã đạt một số thành công nhất định như Graphene aerogel - vật liệu nhẹ nhất thế giới, nhẹ hơn cả khí Heli hay cả… bao cao su Graphene siêu bền.

6. Vật liệu cách nhiệt hoàn hảo

Với tên gọi Starlite, vật liệu này có thể coi là một dạng nhựa được tìm ra bởi nhà hóa học không chuyên kiêm thợ làm tóc người Anh - Maurice Ward khi ông đang làm bếp. Đây là vật liệu có khả năng cách nhiệt hoàn hảo theo đúng nghĩa đen, tức là có thể chịu được nhiệt độ cực cao mà không hề suy chuyển.

Để chứng minh độ “bá đạo” của Starlite, các nhà nghiên cứu thực hiện thí nghiệm đốt 2 quả trứng bằng lửa khò kim cương 3.000 độ C, một quả bình thường, một quả được bọc một lớp Starlite.

Quả trứng bình thường vỡ gần như ngay lập tức khi chạm vào ngọn lửa, trong khi quả trứng bọc starlite không hề suy chuyển. Khi thí nghiệm viên cầm tay trần trực tiếp vào quả trứng vừa hứng chịu nhiệt độ cực cao, ông cho biết “không cảm thấy gì, dù chỉ là âm ấm”.Thậm chí, lòng trứng vẫn còn nguyên vẹn khi đập ra.

Starlite thậm chí chịu được vụ nổ bom nguyên tử

Thoạt đầu, các khoa học gia chối bỏ vật liệu này vì cho rằng khả năng này quá phi thực tế, và nó do một người thợ làm đầu tìm ra. Một số còn cho rằng, đây chỉ là trò lừa bịp.

Tuy nhiên, sau khi kiểm chứng lại thì tất cả đều choáng ngợp và tin vào tiềm năng của nó: một mẫu Starlite đã “sống sót” dưới nhiệt độ trên 10.000 độ C, thậm chí dưới đèn năng lượng hạt nhân tương đương 75 Hiroshima (1 Hiroshima = 15 kiloton TNT - mức năng lượng khi kích nổ 15 ngàn tấn thuốc nổ TNT).

Starlite đã được Boeing và NASA cho rằng có tiềm năng làm nên một cuộc cách mạng vật liệu và vũ khí trên toàn thế giới. Một hợp đồng sản xuất hàng loạt được đưa ra cho Ward, tuy nhiên ông không đồng ý tiết lộ công thức. Thậm chí, ông còn không đăng ký bản quyền vì điều này đồng nghĩa với việc phải tiết lộ thành phần của Starlite.

Thật không may, Ward đã qua đời vào năm 2011, khi bí mật về vật liệu siêu cách nhiệt vẫn đang được bỏ ngỏ. Tuy vẫn có thông tin rằng gia đình Ward hiện đang nắm giữ bí mật về quy trình sản xuất Starlite nhưng hiện chưa có bằng chứng cụ thể. Dù sao các nhà khoa học vẫn tin rằng, loài người sẽ thực sự kiểm soát được nó vào một ngày không xa.