Hợp kim của crom, coban và niken (CrCoNi) khi quan sát bằng kính hiển vi (Ảnh: Berkeley Lab).
Nhắc đến độ cứng, chúng ta nghĩ ngay tới crom, khi đây là kim loại cứng nhất mà con người từng biết đến, với độ cứng là 8,5 dựa theo thang Mohs. Kim loại này thậm chí có khả năng cắt được cả thủy tinh.
Tuy nhiên, một hợp kim giữa crom, coban và niken có tên hóa học là CrCoNi mới là vật chất cứng nhất trên Trái Đất. Vật liệu này bền vững một cách ấn tượng, có thể chống lại sự biến dạng vĩnh viễn, đồng thời cực kỳ dẻo, có thể uốn cong.
Theo các nhà khoa học tại Đại học Tennessee (Mỹ), CrCoNi là một phần của dự án nghiên cứu về hợp kim có entropy cao (HEA). Đặc tính của những HEA này là chúng có độ bền cao, nhưng lại rất khó để kiểm tra trong những điều kiện khắc nghiệt nhất do những vật liệu trong đó sở hữu tỷ lệ các nguyên tố gần như tương đồng.
Lần đầu tiên nhóm bắt đầu nghiên cứu CrCoNi và một hợp kim khác có thêm mangan và sắt (CrMnFeCoNi) cách đây gần một thập kỷ. Với 2 hợp kim này, họ đã có thể đẩy các mẫu vật liệu lên đến nhiệt độ nitơ lỏng. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã phải mất nhiều năm để có thể kiểm tra chúng trong những điều kiện khắc nghiệt hơn.
Thông thường, ít có vật liệu nào bền vững ở cả nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp. Nhưng CrCoNi thực sự là một là ngoại lệ.
“Khi thiết kế các vật liệu kết cấu, bạn muốn chúng phải chắc chắn, nhưng cũng phải dẻo và có khả năng chống đứt gãy”, Easo George, đồng trưởng dự án chia sẻ. “Các vật liệu khó có được sự dung hòa giữa các đặc tính này. Nhưng CrCoNi có cả hai. Thay vì trở nên giòn ở nhiệt độ thấp, nó trở nên cứng hơn”.
Theo các nhà nghiên cứu, vật liệu mới thực sự đã tạo ra một “chuỗi kỳ diệu”, và hứa hẹn sẽ được áp dụng cho các mục đích khác nhau. Trong đó, nổi bật nhất là ngành nghiên cứu môi trường khắc nghiệt như không gian sâu.
