Các nhà nghiên cứu tại Đại học Hàng không và Vũ trụ Nam Kinh (NUAA), Trung Quốc vừa chế tạo thành công một loại vật liệu siêu cấu trúc lấy cảm hứng từ thiên nhiên, có thể cho phép tạo ra cánh máy bay có khả năng biến đổi hình dạng.
Vật liệu này làm từ hợp kim ghi nhớ hình dạng (SMA) niken-titan, được tạo hình bằng phương pháp nung chảy bột laser (LPBF) - một hình thức in 3D kim loại cực kỳ chính xác với các cấu trúc gợn sóng siêu nhỏ chỉ 0,3 mm.
Nó có thể kéo giãn đến 38% trước khi gãy và phục hồi hơn 96% hình dạng khi được làm nóng – một khả năng hiếm thấy ở các vật liệu siêu cấu trúc có độ bền tương đương, IE thông tin ngày 9/1.
Ảnh: Baranozdemir
Mẫu thử nghiệm cánh đã biến dạng mượt mà từ góc -25° đến +25° trong điều kiện nhiệt độ thấp, tương tự như nhiệt độ mà máy bay bay ở độ cao lớn gặp phải.
Ưu điểm lớn nhất của phát minh này: Không cần hệ thống cơ khí cồng kềnh bên ngoài, vật liệu tự tạo lực biến dạng nhờ tính chất nhớ hình, chịu được lực khí động học mạnh, giúp máy bay thông minh hơn, thích nghi tức thì với điều kiện bay thay đổi, tiết kiệm nhiên liệu và tăng hiệu suất.
Điều đặc biệt, mặc dù vật liệu mới của các nhà nghiên cứu được lấy cảm hứng từ thiên nhiên, nhưng điều đáng ngạc nhiên là nó không dựa trên kiểu bay của chim.
Thay vào đó, hợp kim biến hình này được lấy cảm hứng từ lớp vỏ hạt của một loại cây mọng nước Portulaca oleracea (Rau sam) – nơi các tế bào biểu bì có đường gờ gợn sóng giúp phân bố đều áp lực bề mặt. Nhóm nghiên cứu đã tái tạo mô hình này thành mạng tổ ong kim loại, vừa dẻo dai vừa chịu lực cực tốt.
Cận cảnh lá rau sam.
Bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu của NUAA đặt mục tiêu bổ sung các cảm biến và linh kiện điện tử vào cánh máy bay nguyên mẫu để chứng minh rằng cánh máy bay có khả năng thay đổi hình dạng một ngày nào đó có thể tự giám sát hình dạng của mình và điều chỉnh cho phù hợp.
Công nghệ này hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới cho cánh máy bay thích ứng thông minh, nhẹ hơn, bền hơn và hiệu quả hơn rất nhiều so với thiết kế cứng nhắc hiện nay
Bài nghiên cứu được công bố trên International Journal of Extreme Manufacturing.
