Tiếng gầm của động cơ từ lâu đã tượng trưng cho sức mạnh và sự tự do, nhưng bản giao hưởng cơ khí này lại mang một cái giá về môi trường. Với mỗi lần tăng tốc, các chất ô nhiễm vô hình thoát ra vào khí quyển, đe dọa cả sức khỏe con người và sự an lành của hành tinh. Khi các thành phố phải vật lộn với tình trạng chất lượng không khí ngày càng tồi tệ và các bệnh về đường hô hấp gia tăng, một giải pháp khoáng chất đáng chú ý đã xuất hiện từ một nguồn không ngờ tới: cordierite.
Được phát hiện hơn hai thế kỷ trước gần các mỏ thiếc ở miền nam nước Anh, cordierite phần lớn bị bỏ qua cho đến khi nhà địa chất học người Pháp Louis Cordier ghi lại các đặc tính của nó vào năm 1813 tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Paris. Khoáng chất silicat magiê-sắt-nhôm này, mặc dù thú vị về mặt hóa học, nhưng lại tìm thấy các ứng dụng thực tế hạn chế ở trạng thái tự nhiên của nó.
Tiềm năng thực sự của vật liệu này đã được mở khóa vào những năm 1970 khi Corning Incorporated phát triển một phiên bản tổng hợp, không chứa sắt, chủ yếu bao gồm magiê, nhôm và silicon. Cordierite được thiết kế này đã chứng minh khả năng chịu sốc nhiệt phi thường - duy trì tính toàn vẹn cấu trúc thông qua sự dao động nhiệt độ nhanh chóng từ điểm đóng băng đến điểm sôi.
Bước đột phá của Corning đến với sự phát triển của chất nền Celcor®, đã biến cordierite thành các cấu trúc tổ ong thành mỏng chứa hàng ngàn kênh song song siêu nhỏ. Thiết kế sáng tạo này đã tạo ra một diện tích bề mặt khổng lồ trong một không gian nhỏ gọn, cung cấp một nền tảng lý tưởng cho bộ chuyển đổi xúc tác.
Khi khí thải của xe chảy qua các lối đi siêu nhỏ này, các chất xúc tác kim loại quý chuyển đổi các chất ô nhiễm có hại như oxit nitơ, carbon monoxide và hydrocarbon thành các chất ít nguy hiểm hơn. Cấu trúc cordierite có độ ổn định nhiệt cho phép nó chịu được các điều kiện khắc nghiệt của hệ thống xả ô tô trong khi vẫn duy trì hiệu quả xúc tác.
Sự đổi mới liên tục đã dẫn đến chất nền Corning® FLORA®, đại diện cho thế hệ tiếp theo của công nghệ cordierite. Các cấu trúc tiên tiến này giải quyết một trong những hạn chế thách thức nhất của bộ chuyển đổi xúc tác - khí thải khởi động nguội. Bộ chuyển đổi truyền thống cần thời gian để đạt đến nhiệt độ hoạt động tối ưu, trong thời gian đó một lượng ô nhiễm không cân xứng thoát ra.
Chất nền FLORA® có các đặc tính nhiệt được tăng cường giúp tăng tốc thời gian làm nóng đồng thời duy trì độ bền đặc trưng của vật liệu. Thiết kế cải tiến cũng làm giảm trọng lượng, góp phần tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn và giảm tổng lượng khí thải. Những phát triển này đã chứng minh là rất quan trọng khi các tiêu chuẩn khí thải toàn cầu ngày càng trở nên nghiêm ngặt.
Trong khi vai trò của cordierite trong việc kiểm soát khí thải vẫn rất quan trọng, các nhà nghiên cứu đang khám phá tiềm năng của nó trong các công nghệ mới nổi. Các đặc tính nhiệt và điện của vật liệu này khiến nó trở nên đầy hứa hẹn đối với việc quản lý nhiệt pin trong xe điện, có khả năng cải thiện độ an toàn và tuổi thọ. Các ứng dụng khác bao gồm việc sử dụng trong gốm sứ tiên tiến, vật liệu chịu lửa và các sản phẩm thủy tinh chuyên dụng.
Khi ngành công nghiệp ô tô chuyển đổi sang điện khí hóa, các giải pháp dựa trên cordierite tiếp tục mang lại những lợi ích môi trường thiết yếu trong giai đoạn chuyển đổi này. Sự phát triển của vật liệu này chứng minh cách đổi mới khoa học có thể biến đổi tài nguyên thiên nhiên thành các công cụ cho sự bền vững.
