Vì sao cao su có tính đàn hồi?

Đàn hồi là một tính chất rất quý của cao su. Theo các phép đo, cao su thiên nhiên khi bị kéo căng có thể dài gấp 9 lần ban đầu, sau đó vẫn phục hồi được về độ dài cũ. Về khả năng co giãn, cứng mềm linh hoạt như vậy, phần lớn vật liệu khác khó có thể sánh với cao su.

Cao su thiên nhiên được lấy từ nhựa cây cao su. Từ hơn 100 năm trước, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu thành phần của loại vật liệu này. Họ cho cao su vào bình rồi gia nhiệt trong chân không, gọi là phương pháp chưng khô. Sau khi chưng khô, người ta thu được một chất lỏng. Khi phân tích chất lỏng đó, các nhà khoa học phát hiện mỗi phân tử của nó có 5 nguyên tử cacbon và 8 nguyên tử hyđro; hợp chất này được gọi là “izopren”.

Từ đó, người ta đặt câu hỏi: liệu có thể dùng hợp chất đơn giản là izopren để chế tạo nên cao su thiên nhiên phức tạp hay không? Đến năm 1897, câu hỏi này đã có lời giải. Khi ấy, nhà hóa học Pháp Bousalt tiến hành chưng khô cao su thiên nhiên và thu được izopren. Sau đó, ông thêm HCl vào izopren rồi gia nhiệt, và nhận được một hợp chất giống cao su thiên nhiên. Khi đem sản phẩm này chưng khô, người ta lại thu được izopren.

Đó là một phát hiện rất quan trọng. Nếu xem cao su thiên nhiên như một căn phòng thì izopren chính là những viên gạch xây nên căn phòng ấy. Phân tử cao su thiên nhiên được hình thành do nhiều phân tử izopren nhỏ nối với nhau thành một dây xích dài.

Trong phân tử luôn có chuyển động, và khi chuyển động, các phân tử nhỏ liên tục co kéo lẫn nhau. Vì vậy, phân tử lớn của cao su thiên nhiên không nằm như một dây xích thẳng mà cuộn lại rối rắm; nhiều phân tử cũng tụ lại như một mớ dây hỗn độn. Khi ta dùng lực kéo, các chuỗi phân tử rối này bị duỗi căng ra. Khi thôi kéo, chúng lại co về trạng thái ban đầu.

Nhờ có tính đàn hồi tốt, cao su không chỉ được dùng làm săm lốp các loại xe mà còn làm vật liệu chống rung. Trong ô tô, tàu hỏa, tàu thuyền, cầu cống, người ta đều có thể sử dụng cao su để giảm rung động.