Phát minh kim loại "không thể chìm" có thể dậy sóng ngành tàu biển toàn cầu
Ước mơ về con tàu "không thể chìm" từ hơn một thế kỷ trước sắp thành hiện thực kỹ thuật thực thụ?
Hơn 113 năm sau thảm kịch Titanic, các nhà khoa học Mỹ đã tạo ra những ống kim loại "không thể chìm" thực sự – những ống nhôm bình thường được biến đổi để nổi mãi mãi, dù bị đâm thủng hàng loạt lỗ to, nhấn chìm lâu dài hay lắc lư trong môi trường sóng gió dữ dội như ngoài khơi.
Đây là bước tiến gần nhất với giấc mơ "tàu không bao giờ chìm" mà con người từng mơ ước từ sau ngày định mệnh tháng 4 năm 1912.
Ảnh của Đại học Rochester / J. Adam Fenster
Nhóm nghiên cứu do Chunlei Guo - Giáo sư quang học và vật lý kiêm nhà khoa học cấp cao tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Laser thuộc Đại học Rochester - dẫn dắt đã dùng laser khắc siêu nhỏ lên bề mặt bên trong ống nhôm, tạo ra vô số lỗ lõm ở cấp độ micro và nano.
Lớp bề mặt này trở nên siêu kỵ nước cực mạnh – nước không những không thấm mà còn bị đẩy ra xa. Nhờ đó, khi nhúng xuống nước, bên trong ống tự động giữ lại một túi khí ổn định, giống như cách nhện lặn hay kiến lửa tạo bè nổi trong lũ. Túi khí này chính là bí quyết khiến ống nổi liên tục mà không cần bất kỳ cơ chế bơm nào.
Điểm đột phá lớn nhất nằm ở thiết kế thông minh. Các nhà khoa học Mỹ thêm một vách ngăn ở giữa ống, giúp túi khí không bị thoát ra dù bạn đẩy thẳng đứng xuống nước, lật ngược hay làm rung lắc mạnh. Trước đây, các đĩa nổi siêu kỵ nước của chính nhóm này dễ mất cân bằng khi nghiêng quá mức, nhưng với hình ống và vách ngăn, mọi thứ thay đổi hoàn toàn.
Họ thử nghiệm hàng tuần trong môi trường sóng gió mô phỏng biển khơi thực thụ – độ nổi không hề suy giảm. Thậm chí khi đâm thủng bao nhiêu lỗ tùy thích, ống vẫn nổi vì túi khí vẫn được giữ lại ở các phần chưa hỏng, và khi ghép nhiều ống lại, chúng hỗ trợ lẫn nhau cực kỳ hiệu quả.
Điều này hoàn toàn ngược lại với Titanic – con tàu từng được cho là "không thể chìm" nhưng chỉ dựa vào các ngăn kín nước, và khi lớp vỏ bị thủng, nước tràn qua nhiều khoang khiến nó chìm nhanh chóng.
Giờ đây, công nghệ mới biến nhược điểm thành ưu điểm: Càng thủng nhiều, cấu trúc vẫn nổi nhờ cơ chế giữ khí tự nhiên, không phụ thuộc vào việc phải giữ kín hoàn hảo.
Tiềm năng ứng dụng của kim loại nổi này rất lớn. Ghép hàng loạt ống thành bè nổi chịu tải lớn, chúng có thể trở thành nền tảng cho tàu biển an toàn hơn, cầu phao, nhà nổi, giàn khoan ngoài khơi, hay các phao nổi bền bỉ.
Đặc biệt, những bè nổi này di chuyển theo sóng biển một cách tự nhiên, mở ra khả năng gắn máy phát điện để thu hoạch năng lượng sóng – một nguồn tái tạo sạch và bền vững. Công nghệ này có thể mở rộng quy mô, áp dụng cho nhiều loại kim loại và kích cỡ khác nhau.
Phát minh đã được công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials, và dù vẫn đang ở giai đoạn phòng thí nghiệm, đây rõ ràng là một trong những hướng đi thực tế, hứa hẹn nhất để biến ước mơ về con tàu "không thể chìm" từ hơn một thế kỷ trước thành hiện thực kỹ thuật thực thụ.
Is the dream of an "unsinkable" ship, a dream from over a century ago, about to become a true technological reality?
More than 113 years after the Titanic tragedy, American scientists have created truly "unsinkable" metal tubes – ordinary aluminum tubes modified to float indefinitely, even after being punctured numerous times, submerged for extended periods, or rocking in rough seas like at sea.
This is the closest step to the dream of an "unsinkable ship" that humanity has longed for since that fateful day in April 1912.
[Image courtesy of the University of Rochester / J. Adam Fenster]
The research team, led by Chunlei Guo, Professor of Optics and Physics and Senior Scientist at the Laser Energy Laboratory of the University of Rochester, used lasers to engrave microscopic holes on the inside surface of the aluminum tubes, creating countless indentations at the micro and nano levels.
[Image caption: University of Rochester / J. Adam Fenster] This surface layer becomes extremely hydrophobic – water not only doesn't penetrate but is repelled. As a result, when submerged, the inside of the tube automatically retains a stable air pocket, similar to how spiders dive or fire ants create rafts in floods. This air pocket is the secret to the tube's continuous buoyancy without any pumping mechanism.
The biggest breakthrough lies in its clever design. American scientists added a baffle in the middle of the tube, preventing the air pocket from escaping even when pushed vertically into the water, flipped upside down, or shaken vigorously. Previously, their own superhydrophobic floating discs easily lost balance when tilted too much, but with the tube shape and baffle, everything changed completely.
They tested it for weeks in a wave environment simulating the open sea – its buoyancy did not decrease at all. Even with countless punctures, the tubes remain buoyant because the air pockets are retained in the undamaged sections, and when multiple tubes are joined together, they support each other extremely effectively.
This is the complete opposite of the Titanic – a ship once considered "unsinkable" but relying solely on watertight compartments, and when its hull was punctured, water flooded through many compartments, causing it to sink rapidly.
Now, new technology turns a disadvantage into an advantage: The more punctures, the more buoyant the structure remains thanks to its natural air-retention mechanism, not relying on perfect sealing.
The potential applications of this buoyant metal are enormous. By joining numerous tubes to form large-capacity floating rafts, they could become the foundation for safer ships, pontoon bridges, floating houses, offshore oil rigs, or durable floating pontoons.
In particular, these floating rafts move naturally with the ocean waves, opening up the possibility of attaching generators to harvest wave energy – a clean and sustainable renewable energy source. This technology is scalable and applicable to a wide variety of metals and sizes.
The invention has been published in the journal Advanced Functional Materials, and although still in the laboratory stage, it is clearly one of the most practical and promising approaches to turning the dream of an "unsinkable" ship, which has existed for over a century, into a truly technological reality.
