Từng là một loại vật liệu mới, nhưng nhờ đặc tính vượt trội, titan đã trở thành kim loại chủ lực nắm giữ vị trí quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Chưa dừng lại ở đó, với khả năng tương thích sinh học cao, giờ đây titan lại nổi lên như một thành phần vô cùng quan trọng khi không gây kích ứng da và còn có thể tự làm sạch…

Trước đây, chúng tôi đã dành rất nhiều trang bài để viết về tầm quan trọng của gốm công nghệ cao trong ngành đồng hồ, nhưng chủ đề phù hợp nhất trong thời điểm này có lẽ là titan. Như bạn đã biết, năm 2020 đánh dấu cột mốc 50 năm nhà sản xuất đồng hồ Nhật Bản Citizen ứng dụng titan vào đồng hồ đeo tay. Và thế giới vẫn liên tục chứng kiến những chiếc đồng hồ chế tạo từ loại vật liệu này ra đời.

Trên hết, chúng ta có thể nhận thấy sự vượt trội của titan so với thép và ngược lại. Không đơn giản chỉ là vật liệu này sẽ tốt hơn chất liệu kia khi đánh giá dựa trên một vài yếu tố, nhưng nếu bạn mua một chiếc đồng hồ lắp vỏ titan thay vì bằng thép chỉ vì bị thuyết phục bởi tính chất ưu việt của loại vật liệu này, bạn có thể sẽ bắt gặp một số bất ngờ, đồng thời cũng bỏ lỡ không ít điều thú vị khác. Tương tự gốm, đồng hồ titan có thể đắt hơn đồng hồ thép.

Một lần nữa, việc này không liên quan nhiều đến tính xu hướng và titan cũng không phải là một xu hướng, vật liệu này được ứng dụng trong ngành chế tác đồng hồ từ Thụy Sĩ đến Nhật Bản. Thậm chí, titan còn là vật liệu chính trong các công đoạn đặc biệt để làm nên một mẫu đồng hồ dù cao cấp hay không. Chính vì điều này mà chúng tôi biết rằng không có mối nguy hiểm tiềm ẩn nào trên chất liệu này. Không cần những cảnh báo đặc biệt khi sử dụng, một chiếc đồng hồ titan sẽ không bị vỡ hoặc khiến trang phục bị ố màu hay gây kích ứng da. Về khía cạnh này, titan đáng tin cậy như thép hay vàng 18k, và có lẽ còn ưu việt hơn cả hai loại vật liệu trên trong một số lĩnh vực.

Hiện tại, titan đang sở hữu nhiều lợi thế đặc biệt hơn hẳn các chất liệu khác trong bất kỳ lĩnh vực nào. Trong nhiều trường hợp, các chuyên gia chọn gốm và titan là điều hiển nhiên vì cả hai đều không gây dị ứng da. Việc này có nghĩa rằng cả hai vật liệu nói trên sẽ trở nên phổ biến hơn nữa trong tương lai gần.

Gear Patrol đã từng đánh giá titan là vật liệu thân thiện nhất trong ngành chế tác đồng hồ. Mặc dù chúng ta không đi sâu về chuyên môn, nhưng có thông tin dẫn chứng rằng nhiều thương hiệu đồng hồ Thụy Sĩ đã ứng dụng titan để chế tạo nắp lưng cho sản phẩm của họ, riêng TAG Heuer, Montblanc hay Tissot còn sử dụng vật liệu này cho những chiếc đồng hồ thông minh.

Titan và nhân loại

Nếu biết thêm bất cứ thông tin gì về titan, có lẽ bạn sẽ đồng ý rằng một trong những khía cạnh khác của chất liệu này thường bị mọi người bỏ qua nhiều nhất chính là “titan là kim loại chứ không phải hợp kim”. Trong thuật ngữ của lĩnh vực đồng hồ, mọi người miêu tả titan như cách họ miêu tả về vàng, bởi vì có nhiều “phiên bản” titan đang được sử dụng, dựa trên cách hòa trộn cùng các vật liệu khác.

Không giống như các loại vật liệu mà chúng tôi từng đề cập trước đây, titan đã không được nhân loại biết đến cho đến khi được phát hiện bởi một nhà địa chất nghiệp dư – giáo sĩ William Gregor vào thế kỷ 18 ở Cornwall, Anh Quốc và được Martin Heinrich Klaproth – nhà hóa học người Phổ đặt tên theo cách gọi những người khổng lồ trong thần thoại Hy Lạp vào năm 1795. Và mãi đến năm 1932, mọi người mới tìm ra công dụng của titan như một kim loại bên ngoài phòng thí nghiệm, vì việc sản xuất titan từ quặng thô là điều không thực tế. Nhà luyện kim người Luxembourg – William Justin Kroll đã giải quyết được vấn đề trên bằng phương pháp mang tên ông, và hiện tại quy trình này vẫn được sử dụng để chiết xuất titan từ quặng thô.

Mặc dù có tên gọi khá ấn tượng, nhưng kim loại này lại không được ứng dụng vào đời sống từ lúc được phát hiện cho đến giữa thế kỷ 20, khi Liên Xô nhận ra tiềm năng của titan trong lĩnh vực quân sự và sau đó đến phiên Mỹ đưa loại vật liệu này vào ngành hàng không từ những năm 1960. Các mẫu máy bay phản lực như F-100 Super Sabre đã góp phần đưa titan đến gần hơn với công chúng. Nói cách khác, nếu thép định nghĩa nên thế kỷ 19 và thế kỷ 20, thì titan sẽ đưa thế giới loài người tiến vào tương lai.

Titan vẫn là một phần quan trọng trong chương trình khám phá vũ trụ tại những quốc gia đang theo đuổi sứ mệnh này, và tất nhiên cũng có sự góp mặt của Liên minh châu Âu. Điều thú vị là Citizen đang làm việc với công ty thám hiểm không gian tư nhân Nhật Bản trong dự án mang tên Hakuto-R về chương trình thám hiểm mặt trăng theo hướng thương mại đầu tiên trên thế giới.

Nhà sản xuất đồng hồ Nhật Bản đang chế tạo các bộ phận cho phần chân của tàu đổ bộ mặt trăng bằng vật liệu Super Titan của họ. Đây thực sự là ví dụ điển hình nhất về việc các hãng đồng hồ đang liên kết cùng các công ty nghiên cứu vũ trụ để chế tạo nên các sản phẩm khác ngoài đồng hồ. Đây là một sự hợp tác thương mại nhưng được liên kết gián tiếp với Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA).

Thương hiệu có tên tuổi gắn liền sâu sắc nhất với không gian và hàng không vũ trụ vẫn là Omega. Và chiến dịch quảng bá của họ với George Clooney để kỷ niệm ngày nhân loại đặt chân lên mặt trăng vào năm 2019 đã giải thích lý do tại sao các chương trình không gian luôn nổi bật nhờ sự quan tâm của dư luận. Quay trở lại trái đất, titan cũng đã thể hiện được sức ảnh hưởng của mình trong ngành công nghiệp ô tô. Các chuyên gia đã nhìn thấy rất nhiều cơ hội trong lĩnh vực béo bở này, nhưng giá thành tương đối cao của titan lại là một rào cản. Một lần nữa, đã và vẫn có một cuộc đua giữa thép, nhôm và titan mặc dù sợi carbon cũng đang dần tìm thấy chỗ đứng của mình.

Titan và lĩnh vực chế tác đồng hồ

Năm 2020 kỷ niệm 50 năm chiếc đồng hồ đeo tay bằng titan đầu tiên ra đời. Đó là mẫu Citizen X8 khá nổi tiếng và thương hiệu chia sẻ rằng họ đã chọn titan vì các sứ mệnh Apollo. Với bước đi đó, Citizen đã có một bước tiến vượt trội trước toàn ngành công nghiệp đồng hồ. Một số nhà quan sát cho rằng công ty Nhật Bản đã quá nhanh tay. Trong tình huống này, có lẽ đó là những thành kiến vì các thương hiệu đồng hồ Nhật Bản đã từng gây khó khăn cho đồng hồ Thụy Sĩ trong suốt những năm 1970. Minh chứng cho điều này, một thương hiệu đồng hồ xứ Phù Tang khác là Seiko đã theo sau Citizen với chiếc đồng hồ lặn lắp vỏ titan đầu tiên trên thế giới ra mắt năm 1975.

Tuy nhiên trên thực tế, titan đã mất một thời gian dài để được các thương hiệu Thụy Sĩ ưa chuộng, lần đầu tiên là trên chiếc Porsche Design Titan Chronograph ra mắt năm 1980. Ra đời từ sự hợp tác với IWC, chiếc đồng hồ này được phát triển bởi Lothar Schmidt – người đứng sau thương hiệu Sinn, ông cũng là người có sở thích và kiến thức chuyên môn sâu sắc về các loại vật liệu. Theo thời gian, chiếc đồng hồ này trở nên phổ biến rồi đạt được vị thế đáng ngưỡng mộ. Nhưng bằng một cách nào đó, sáng tạo này đã che lấp đi những nỗ lực của Citizen và Seiko từng tạo dựng trong lĩnh vực đồng hồ.

Vào năm 2020, nhiều ấn phẩm trực tuyến đã viết những câu chuyện về chiếc Citizen X8, đồng thời họ còn cho rằng việc số đông tán dương Porsche Design là tiên phong trong việc ứng dụng titan vào ngành chế tác đồng hồ là không chính xác. Sự hợp tác của Porsche Design và IWC đã thực hiện hóa một phép lạ cho ngành đồng hồ Thụy Sĩ và rất nhiều thương hiệu sau đó cũng tham gia cuộc chơi.

Rất trùng hợp, cả titan và gốm công nghệ cao đều thu hút sự chú ý của công chúng trong những năm 1980, khiến nhiều thương hiệu tiến vào thử nghiệm trên các dòng đồng hồ đặc trưng. Nếu trước đó, những tên tuổi lớn của Thụy Sĩ vẫn đang phải chịu đựng cú sốc từ cuộc khủng hoảng thạch anh. Thì nay, các cuộc thử nghiệm vật liệu mới đã cho phép họ tìm lại vị thế của mình. Do đó, hầu như mọi thương hiệu đều bắt đầu giới thiệu những thiết kế đồng hồ lắp vỏ titan. Giống như các vật liệu chủ đạo khác trong ngành, giờ đây titan được ứng dụng rộng rãi trên mọi cấp độ.

Chìa khóa thành công của titan đến từ việc được ứng dụng chuyên sâu trong lĩnh vực Y tế. Nói một cách logic, titan đã đủ tốt để tồn tại suốt một thời gian dài trong cơ thể người mà không gây ảnh hưởng xấu khi thực hiện các cuộc phẫu thuật, cấy ghép v.v… thì vật liệu này hoàn toàn phù hợp để biến thành các vật dụng đeo trên người. Khi nói về tương lai, chúng tôi đã rất vui mừng khi xem báo cáo về sự phát triển của hợp kim giữa titan và vàng xuất hiện từ năm 2016.

Điều gì khiến Titan trở nên đặc biệt

Trong đoạn video giới thiệu về chiếc Tudor Black Bay 925, Tudor đã có một khoảnh khắc thú vị khi thảo luận về phương pháp tạo ra chiếc vỏ đồng hồ bằng bạc đặc biệt. Theo đó, hợp kim bạc này cấu thành từ một số thành phần ưu việt, khiến chiếc vỏ bạc không bị xỉn màu như loại bạc thông thường. Điểm đặc biệt về video của Tudor là họ đã tiết lộ cho chúng ta thấy các thành phần của hợp kim bạc này ở dạng bột mịn, với hàm ý họ đã hòa trộn khá nhiều loại vật liệu với nhau, ngay cả màu sắc cũng không đồng nhất.

Một lần nữa, hợp kim đã thay đổi bản chất của cuộc chơi trong ngành đồng hồ một cách đáng kể.

Để minh họa cho những gì chúng tôi muốn nói, mời bạn xem qua bảng tỉ lệ thành phần cấu tạo nên chất liệu thép không gỉ 904L: Nickel: 23–28%, Chromium: 19–23%, Carbon: 0.02% tối đa, Copper: 1–2%, Molybdenum: 4–5%, Manganese: 2% tối đa, Silicon: 1.0% tối đa, Iron: cân bằng đủ 100%. Tỷ lệ khác nhau giữa các nguyên tố có thể tác động nghiêm trọng đến tính chất và cách các hợp kim hoạt động.

Điều này cũng đúng với hợp kim titan, nhưng trước tiên cần lưu ý rằng: Nếu bạn có một chiếc đồng hồ làm bằng titan cấp 2, tức đó là titan tinh khiết về mặt thương mại, đồng nghĩa rằng nó thích hợp để sử dụng cho các dòng sản phẩm tiêu dùng. Đây là một trong những điều tuyệt vời của titan, và hầu như không có kim loại nào có tính chất tương tự (trong ngành chế tác đồng hồ).

Vậy titan là gì?

Titan là một nguyên tố kim loại màu xám, hoặc giống như bạc nhưng không lấp lánh. Titan có tên nguyên tố hóa học là Ti và số hiệu nguyên tử là 22. Một kim loại chuyển tiếp thuộc Nhóm 4, tên của Titan được dùng để phân nhóm các kim loại, bao gồm zirconium (Zr), hafnium (Hf) và rutherfordium (Rf). Đây là nhóm kim loại gần với nhóm bạch kim nổi tiếng hơn. Một trong những lợi ích chính của titan như đã được chứng minh trong ngành hàng không vũ trụ, là tỷ lệ “độ bền trên trọng lượng” cao.

Hiểu đơn giản là titan tương đối nhẹ và bền bỉ. Cách dễ nhất để nghĩ về điều này là xem xét sự khác biệt giữa đồng hồ bằng titan và đồng hồ thép có cùng kích thước, nhưng tốt nhất là xem xét cùng một loại đồng hồ nhưng xuất hiện dưới hai biến thể bằng thép và cả titan.

Chúng tôi sẽ sử dụng một chiếc đồng hồ Citizen để minh họa, vì phiên bản này đáp ứng được tất cả những tiêu chí khắt khe nhất mà chúng tôi đã đề ra. Kết quả thu được sau thử nghiệm chính là, “cùng một mẫu đồng hồ nhưng được chế tác từ vật liệu khác nhau sẽ có trọng lượng khác nhau”. Đồng hồ titan có thể nhẹ hơn từ 40-50% so với đồng hồ thép. Điều này có nghĩa phiên bản titan sẽ bền bỉ hơn bản lắp vỏ thép cùng loại? Không hẳn vậy. Nhưng khi so sánh một chiếc đồng hồ bằng thép cùng trọng lượng với chiếc bằng titan thì điều này hoàn toàn đúng, phiên bản titan hoàn toàn chiếm ưu thế. Đây là một trong những yếu tố mà các thông điệp quảng cáo thường không đề cập.

Khi các thương hiệu đồng hồ phát hành song song một phiên bản lắp vỏ titan bên cạnh mẫu bằng thép đã ra mắt trước đó, tức là họ đang tạo muốn mang đến cho chúng ta một thứ gì đó nhẹ hơn. Chính trọng lượng thấp nhưng khả năng chịu lực tương đối tốt đã làm cho titan trở nên hữu dụng. Đồng hồ titan sẽ bền bỉ hơn nhiều khi so với đồng hồ thép có cùng trọng lượng. Titan chỉ đơn giản là ít đặc hơn thép, nhưng lại có độ cứng cao hơn hơn sắt.

Không giống như gốm, titan không dễ đạt đến “điểm giới hạn”. Nói cách khác, giống như thép và nhôm, loại vật liệu này sẽ bị uốn cong bỡi áp lực lớn nhưng lại không bị gãy.

Nhưng chúng ta sẽ nói về việc titan bị biến dạng sau. Để so sánh các kim loại, chúng tôi sẽ sử dụng tiêu chuẩn mà các nhà sản xuất đồng hồ rất ưa chuộng. Với titan, chúng tôi sẽ chọn một hợp kim titan rất quen thuộc chính là Titan cấp 5 – hợp kim của titan, nhôm và vanadi theo công thức Ti-6Al-4V. Và thép 316L sẽ là đại diện số một cho Thép không gỉ. Và khi thử nghiệm với thang đo độ bền giới hạn, thép 316L cho kết quả là 485 MPa và titan cấp 5 có kết quả 1.170 Mpa (MPa là viết tắt của Đơn vị đo áp suất Megapascal). Nhưng điều này không có nghĩa là titan rắn hơn, bởi vì một số loại thép có thể đạt tới 3.000 MPa.

Về độ cứng được đo bằng thang đo Rockwell để kiểm định theo cách tương đối, thép 316L đạt số điểm 79 và titan cấp 5 chỉ ở mức 41. Có một số vấn đề nhỏ trong phép đo này, nhưng kết quả trên khẳng định quan điểm mà một số nhà sưu tầm đã lưu ý trên các diễn đàn về việc titan mềm hơn thép. Nhưng lại có những phương pháp xử lý giúp tăng độ cứng của cả thép và titan, điển hình là công nghệ Duratect nổi tiếng của Citizen và phương pháp phủ DLC bề mặt, tuy nhiên điều này lại tác động đến một trong những đặc tính hấp dẫn hơn của titan.

Khi tiếp xúc với không khí, vật liệu này sẽ tạo ra một lớp oxit mạnh mẽ ngăn không cho bất kỳ tác động nào khác từ môi trường ảnh hưởng đến bề mặt. Đây là một lợi thế lớn với các nhà chế tác đồng hồ, nhờ đó vỏ titan trông ít bị xước hơn so với vỏ thép.

Khá nhiều nhà sưu tầm chia sẻ rằng bề mặt đồng hồ titan có rất nhiều vết lõm nhỏ, nhưng chúng góp phần tạo nên dáng nét đặc trưng mà không làm giảm đi tính thẩm mỹ. Một lần nữa, điều này chủ yếu đến từ các phiên bản vỏ không được đánh bóng.

Tuy nhiên, lợi ích chính của titan so với thép trong lĩnh vực đồng hồ là khả năng chống ăn mòn. Đây là một đặc tính nổi bật của titan, cũng như hầu hết các hợp kim titan. Khả năng chống ăn mòn khiến kim loại này trở nên đặc biệt, nói đơn giản, một chiếc đồng hồ titan sẽ không bị ăn mòn hoặc oxy hóa khi tiếp xúc lâu với nước, nước biển, nước bể bơi, kiềm, axit và bất cứ thứ gì khác tương tự. Đây là kim loại tốt nhất sau bạch kim, nhưng lại có giá thành rẻ hơn.

Titan cũng có hiệu suất truyền nhiệt cao, một trong những điểm nổi bật khiến chất liệu này được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Và khi đeo trên cổ tay, titan luôn ở nhiệt độ khá chuẩn, không quá ấm hay quá lạnh tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường. Nói cách khác, một chiếc đồng hồ bằng titan sẽ vận hành hoàn hảo trong điều kiện thời tiết lạnh giá, đây là một lợi ích mà những nhà sưu tầm dày dạn kinh nghiệm biết đến.

Một điều thú vị khác nữa của titan là tính chất quang xúc tác của lớp oxit trên bề mặt, yếu tố này chỉ được hiểu rõ khi thảo luận về TiO2 ở các dạng khác nhau. Lớp oxit này chỉ dày 1nm nhưng lại rất khó tách khỏi bề mặt kim loại. Lớp oxit này tương tác với tia UV, và TiO2 dạng bột được sử dụng trong kem chống nắng. Tác dụng đạt được từ khả năng quang xúc tác này khá quan trọng đối với đồng hồ đeo tay vì có thể giúp tự làm sạch bề mặt titan.

Bài Ashok Soman – Chuyển ngữ Vincent Phạm