7 loại vật liệu mới sẽ thay đổi toàn bộ tương lai của ngành xây dựng

Tháng Mười 25, 2017

Trước những thách thức về sự thay đổi chóng mặt của thời tiết, sự khắc nghiệt của thiên tai và vấn đề môi trường, bản năng tìm tòi của con người lại được thôi thúc. Sau đây là 7 loại vật liệu mới được các nhà nghiên cứu công bố gần đây, sẽ góp phần cải thiện tích cực bộ mặt của thế giới thông qua xây dựng.

Như chúng ta đã biết, nền văn minh nhân loại khởi đầu từ sự cải tiến về vật chất: Thời đại Đồ Đồng và Đồ Sắt đã đặt nền móng và là tiền đề cho cuộc sống hiện đại của chúng ta ngày nay. Lịch sử phát triển của kiến trúc cũng gắn liền với sự phát triển của công nghệ cùng thời điểm. Những tòa nhà sẽ chẳng “chọc trời” nếu như không có sự phát triển của vật liệu thép và những mặt tiền cũng không thể thu gọn nếu không có những tấm bê tông mỏng. Dưới đây là 7 loại vật liệu mới hứa hẹn tạo ra những thay đổi mạnh mẽ trong xây dựng và kiến trúc.

1. Bê tông tự hồi phục

Bê tông là một dạng vật liệu tuyệt vời, khả năng chịu nén và chịu uốn rất tốt. Tuy nhiên, bê tông lại là loại vật liệu nhiều ” lỗ rỗng”, điều đó có nghĩa, nước có thể theo thời gian xâm nhập và gây tổn hại đến cấu trúc của kết cấu bê tông. Nứt, bong… là những hậu quả điển hình của kết cấu bê tông.

Những đoạn gãy nứt của kết cấu bê tông thường mai lại những hiểm họa rình rập cho công trình, cũng như đối tượng sử dụng trực tiếp công trình đó!

Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây của một nhóm nhà khoa học Hà Lan đã mở ra viễn cảnh kéo dài “tuổi thọ” của vật liệu phổ biến này bằng cách đưa các bào tử vi khuẩn vào trong bê tông để vá các vết nứt khi nước tràn qua. Loại bê tông mới này đã bắt đầu được sử dụng trong các dự án thực tế, bao gồm một bể chứa nước tự phục hồi ở Hà Lan.

2. Vật liệu Nano

Công nghệ Nano đã giúp nền công nghệ vật liệu vượt ra khỏi đường biên giới hạn, đạt được những điều mà quá khứ từng cho là không thể. Khi được kết hợp với bê tông cường lực, những vật liệu nano như ống nano carbon (CNTs) sẽ tạo ra những vật liệu mới chịu được sức nén và sức ép rất mạnh mẽ. Thép thanh sẽ không còn cần thiết và quá trình xây dựng sẽ được đẩy nhanh hơn bao giờ hết. Không chỉ dừng lại ở đó, tiềm năng của vật liệu Nano còn thể hiện ở những loại vật liêu siêu nhẹ hay bê tông tự phục hồi phía trên.

Concept Mega-City Pyramid của Shimizu TRY 2004 cho Tokyo là một đề xuất lớn đến mức nó chỉ có thể được hoàn thành với sự trợ giúp của ống nano cacbon.

3. Pin năng lượng mặt trời

Công nghệ Nano cũng góp phần cải thiện đáng kể hiệu quả của tấm pin mặt trời bằng việc che phủ từng tấm pin với hàng loạt những tế bào năng lượng. Điều này làm giảm thiểu chi phí công nghệ, cũng như mở ra sự khả thi của tương lai thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường. Các phát kiến khác trong việc khiến năng lượng mặt trời kinh tế hơn bao gồm pin dye-sensitised (DSSCs), mực silicon DuPont và các tấm pin mặt trời trong suốt có thể thay thế kính tiêu chuẩn trong cửa sổ trên toàn thế giới.

4. Aerogel cách điện

Dù là ảnh hưởng của biến đổi khí hậu hay cắt giảm chi phí năng lượng thì tất cả mọi người đều đang mong muốn những công trình hiệu quả và thân thiện với môi trường. Vật liệu cách điện, vì nguyên nhân đó, trở thành một vấn đề nóng hổi, đặc biệt với sự xuất hiện của Aerogel – không chỉ là một trong những vật liệu nhẹ nhất mà còn nằm trong top những chất cách điện tốt nhất (giữ 13 kỷ lục Guiness năm 2011). Được phát triển bởi NASA, Aerogel phục vụ chủ yếu cho nhu cầu dân dụng và thương mại.

Ngoài cách điện, Aerogel còn có đặc tính độc đáo là mờ, có thể dùng để xây dựng những “ngôi nhà kính”.

5. Mái nhà “chảy mồ hôi”

Mặc dù ý tưởng về một tòa nhà “đầy mồ hôi nhớp nháp” nghe có vẻ không dễ chịu và vệ sinh lắm nhưng loại vật liệu mới này của những nhà nghiên cứu ETH-Zurich thực sự khiến cho công trình “chảy mồ hôi”. Vật liệu của mái nhà sẽ hấp thụ nước mưa và chỉ thoát nước ra khi nhiệt độ tăng lên tới một mức nhất định. Sự bốc hơi nước giúp làm mát cho tòa nhà – giống hệt cơ chế chảy mồ hôi của con người.

6. Bề mặt trơn trượt

Ngăn chặn sự lây lan của dịch bệnh trong một không gian giới hạn như bệnh viện là nhiệm vụ không dễ dàng. Nó yêu cầu việc khử trùng liên tục, thậm chí tổ chức lại toàn bộ không gian. Tuy nhiên hiện nay một nhóm nhà khoa học từ Harvard đang nghiên cứu một loại vật liệu bề mặt xốp truyền chất lỏng và trơn đến mức vi khuẩn không thể bám lại và trượt đi mất. Bên cạnh đó, vật liệu này có thể ngăn chặn được đá, bụi, màu vẽ…

7. Tơ tằm

Tương tự sự ám ảnh của con người với kim cương – thứ vật chất cứng nhất trên thế giới, sự hứng thú và tò mò đối với tơ tự nhiên chưa bao giờ thuyên giảm: Chúng bền chắc hơn cả thép, nhẹ, siêu mịn và đặc biệt siêu linh hoạt. Các nhà khoa học đã từng cố gắng tái tạo loại vật liệu này, nhưng chưa thành công.

Gần đây, một nhóm nhà nghiên cứu từ MIT Media Lab đã phát hiện ra cách kiểm soát những con tằm, khiến chúng nhả tơ theo ý muốn và tạo ra những cấu trúc bằng tơ lụa.