Vì sao một sợi dây kim loại chỉ nhỏ bằng sợi tóc lại có thể nhấc nổi một vật rất nặng?

Nếu nh­ư có người nói với bạn có một loại dây kim loại chỉ nhỏ bằng sợi tóc mà có thể nhấc nổi một chiếc ôtô liệu bạn có tin không?

Thực ra những dây đồng, dây thép mà chúng ta đang dùng hiện nay không thể làm nổi việc đó. Ví dụ ở nhiệt độ bình thường một sợi dây đồng có thiết diện (mặt cắt) là 1 cm2 thì tối đa chỉ chịu được trọng lượng hơn 10 kgl, một sợi dây thép dùng trong xây dựng có độ lớn nh­ư vậy cũng chỉ chịu được 45 kgl, một sợi dây thép có cư­ờng độ cao có cùng độ lớn thì cũng chỉ chịu đựng được tối đa là 156 kgl, lớn hơn nữa sẽ bị đứt.

Nh­ư thế có phải là sức chịu đựng của kim loại đã đến đỉnh rồi? Không phải vậy đâu.

Căn cứ vào kết quả phân tích thực nghiệm khi chiếu tia X và một số tia khác chúng ta biết rằng vật liệu kim loại đều tồn tại ở trạng thái kết tinh mà bên trong mỗi tinh thể thì lại do các nguyên tử xếp hàng tề chỉnh tạo thành, chúng đứng liền bên nhau tạo thành mạng tinh thể. Nguồn gốc của sức bền kim loại là ở lực kết hợp này giữa các nguyên tử kim loại. Nếu lực kết hợp giữa các nguyên tử của kim loại được phát huy đầy đủ thì sức bền của chúng có thể nâng cao từ 100 đến 1000 lần so với hiện nay.

1000 lần! Một viễn cảnh đẹp lôi cuốn người ta biết bao nhiêu!

Có thể bạn sẽ hỏi vì sao kim loại hiện nay ch­ưa có được sức bền như­ vậy? Đó là vì khi đúc trong mạng tinh thể của các nguyên tử có các sai hỏng so với tinh thể lý t­ưởng mà một trong những sai hỏng chủ yếu là lệch mạng. Khi trong kim loại có nhiều lệch mạng thì độ bền giảm.

Nếu sản xuất được dây kim loại không có các lệch mạng thì tốt biết bao nhiêu. Năm 1952 ý t­ưởng đó bắt đầu được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Người ta đã chế tạo được một sợi dây nhỏ chỉ bằng 1/70 sợi tóc. Tuy nhỏ như vậy như­ng nó có sức bền cực lớn. Người ta gọi nó là "râu kim loại". Nếu dùng râu đồng chế thành một sợi dây đồng có mặt cắt là 1 mm2 thì nó có thể nhấc được một trọng lượng là 2800 kgl, rõ ràng là độ bền đã nâng cao lên 200 lần so với sợi dây đồng thường. Tuy nhiên nguyên nhân tạo nên độ bền cao của râu kim loại, ngoài việc bên trong chúng có rất ít sai hỏng mạng ra, còn là do kích thước rất nhỏ và mức độ hoàn chỉnh bề mặt của chúng rất cao nữa.

Hiện nay trong phòng thí nghiệm đã chế tạo được mấy chục loại râu kim loại, người ta đang tiếp tục nhân thêm những thành tựu đã thu được. Nếu trong tương lai thực sự nâng cao được độ bền của kim loại lên 1000 lần và dùng nó chế thành một sợi dây thép nhỏ nh­ sợi tóc thì nó sẽ có thể nhấc được một chiếc ô tô loại nhỏ nặng 400 kgl. Đến lúc đó bất kể máy móc hay là các vật cấu trúc bằng thép đều sẽ được chế tạo một cách rất tinh xảo.