Một số vật liệu mới và định dạng vật liệu mới cho ngành xây dựng trong tương lai

Trong thời đoạn hiện nay, nhu cầu sử dụng tăng cao, thiết kế những công trình ko chỉ giới hạn ở việc đáp ứng về công năng, hình thức, yêu cầu thích hợp với tập quán, văn hóa mà song song còn đòi hỏi nhu cầu tiện nghi vi khí hậu, sử dụng năng lượng với hiệu quả, hướng tới công trình vững bền. Do đó, người thiết kế phải luôn tìm tòi những vật liệu mới để thích ứng với nhu cầu người sử dụng. Bài viết giới thiệu một số vật liệu mới và định dạng vật liệu mới cho ngành xây dựng trong tương lai làm tài liệu tham khảo cho những nhà thiết kế nghiên cứu và đưa vào công trình của mình.

Graphene

Graphene là vật liệu vô cùng nhẹ trong lúc cứng hơn cả thép và sợi cacbon. Với nhiều khả năng, trong tương lai nó với thể phối hợp với những vật liệu xây dựng truyền thống để tạo ra những cấu trúc vững chắc, ấn tượng hơn.Tuy nhiên, gia công graphene rất khó khăn nên những nhà xây dựng đã ít với thời cơ sử dụng loại vật liệu này trong những dự án. Tới hiện tại, phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Mỹ chỉ mới phát triển một phương pháp mới để gia công Graphene, đó là sử dụng kỹ thuật lắng đọng khá hóa chất. Phát hiện này mở rộng đáng kể những ứng dụng tiềm năng và thị trường cho graphene. Bước tiếp theo của dự án làm giảm giá thành gia công và mở rộng khả năng ứng dụng của loại vật liệu này để được sử dụng rộng rãi.

Bê tông màu xanh lá cây

Phát triển vật liệu xây dựng mới ko chỉ làm cho chúng với cường độ to hơn hoặc nhẹ hơn mà còn làm cho chúng thân thiện hơn với môi trường. Một nhóm nghiên cứu tới từ đại học Teknologi MARA tại Malaysia với thể tạo ra một loại vật liệu xây dựng đạt được điều này.Sử dụng cốt liệu thông thường cho bê tông trộn với chất thải thích hợp và những vật liệu tái chế để tạo ra một vật liệu thân thiện với môi trường nhưng vẫn đảm bảo chất lượng như bê tông thông thường. Một số vật liệu sử dụng bao gồm tro bay, cốt liệu bê tông tái chế và nhôm ở thể sợi.

Sợi carbon balsa

Gỗ balsa được biết tới là một loại vật liệu vô cùng nhẹ nhưng lại rất cứng. Dù vậy, rất khó để gia công nó và do đó giá thành còn cao. Tuy nhiên, một nhóm những nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard đã tạo ra một loại vật liệu composite (vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau) với trọng lượng nhẹ chưa từng với mà độ cứng khó với thể thay thế nó.Kết quả cuối cùng một sản phẩm với khả năng thay thế hoàn toàn những loại gỗ balsa. Ko chỉ rẻ hơn, mà nó còn giúp loại bỏ những vần đề mà cấu trúc gỗ thông thường với với những hạt ko đều và khó khăn để sử dụng trong những kết cấu xác thực.

Tơ nhện tổng hợp

Tơ nhện là một trong những loại vật liệu ấn tượng nhất thế giới tự nhiên, với độ bền vô cùng cao. Những nhà nghiên cứu từ lâu đã muốn tạo ra một phiên bản tổng hợp giống như tơ nhện, nhưng cách để tạo ra một loại vật liệu với tính chất tương tự vẫn là một bí mật cho tới hiện tại.

Một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Massachusetts đã sử dụng kỹ thuật in 3D để tạo ra hình mạng nhện giả để tìm hiểu thêm về cấu trúc của chúng. Họ tin rằng điều này là bước tiếp theo hướng tới một phiên bản tổng hợp.

Gỗ được cải thiện

Nghiên cứu từ trường Đại học Warwick và Cambridge đã đưa ra phát hiện mới về cấu trúc phân tử của gỗ. Điều này với thể mở ra những ứng dụng mới cho những nhà gia công vật liệu xây dựng để tạo ra một phiên bản cải tiến cho gỗ. Một trong những loại vật liệu xây dựng phổ quát nhất trên thế giới. Bước tiến quan yếu trong việc tìm hiểu những kiến trúc phân tử của thành tế bào thực vật sẽ thúc đẩy tới việc xây dựng những nhà máy vật liệu tái tạo, năng lượng và cho những công trình xây dựng.

Những loại vật liệu xây dựng cho tương lai đang được phát triển trong những phòng thí nghiệm. Từ việc gia công những tấm graphen tới những siêu vật liệu đều được nghiên cứu về cả hình thức và chức năng. Dưới đây là một số đổi mới về định dạng vật liệu với khả năng thay đổi kiến trúc tương lai.

Vật liệu ko thể phá vỡ

Giáo sư khoa học vật liệu tại Viện Khoa học California (Caltech) Julia Greer đã sử dụng 2 photon bản in đá để tạo ra loại vật liệu siêu nhẹ nanotruss, với thể được bọc trong vật liệu như kim loại hoặc gốm, rỗng và được xếp chồng lên nhau trong xây dựng cơ bản. Loại vật liệu mới này đã nhóm những tính chất cấu trúc và vật chất của kim loại hay gốm để tạo ra những đặc tính chưa từng với trước đây bao gồm cả dung sai khuyết tật vật liệu và khả năng ghi nhớ hình dạng. Những nhà nghiên cứu đang nỗ lực để gia tăng kích thước vật liệu từ kích thước milimet ngày nay. Vật liệu này với thể được sử dụng để gia công cửa sổ thông minh, bộ trao đổi nhiệt hay những tua bin gió.

Vật liệu với khả năng tự phục hồi và làm sạch

Đối với những vật liệu như kính, thép, giấy và những vật liệu khác, một lớp phủ với khả năng chống ẩm ngay cả lúc bị trầy xước hay xúc tiếp với dầu do những nhà nghiên cứu thuộc Đại học Công lập London là một ứng dụng vô cùng hữu ích. Lớp phủ này được tráng từ những hạt nano titan dioxide, loại bỏ dầu, nước, những tạp chất và cả bụi bẩn trong quá trình này.

Mặc dù hiện nay lớp phủ này mới chỉ được ứng dụng trên bề mặt 20cm2nhưng những nhà nghiên cứu cho biết với thể sử dụng lớp phủ này để sơn bề mặt, tạo một bề mặt với độ bền cao và với khả năng tự làm sạch.

Vật liệu dạng sóng

Những nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Missouri đã phát triển phương pháp mới để điều khiển những sóng đàn hồi với thể truyền qua vật liệu mà ko làm thay đổi thành phần, với tác dụng bảo vệ cấu trúc vật liệu trong động đất. Nhóm nghiên cứu đã phát triển mô hình vi cấu trúc trên một tấm thép để uốn cong hay làm khúc xạ sóng đàn hồi khỏi mục tiêu. Theo giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng ko vũ trụ Guoliang Huang, bằng cách chuyển hướng những sóng xung kích mang năng lượng to xung quanh những cơ sở hạ tầng quan yếu và những khu dân cư thông qua một “chiếc áo choàng” siêu vật liệu, với thể bảo vệ được dân cư và những tòa nhà lúc gặp động đất hay sóng thần.

Những tấm Graphen tốt hơn

Những nhà nghiên cứu thuộc Caltech cho biết họ đã tìm được phương pháp gia công đại trà những tấm graphen siêu mỏng và những vật liệu nano siêu cứng với chất lượng cao hơn trước đây. Phương pháp gia công hàng loạt cho phép những sản phẩm với độ bền cao hơn, hình thức đẹp hơn, song song cắt giảm thời kì gia công từ vài giờ tới vài phút và tăng kích thước sản phẩm từ milimet tới vài inch. Quá trình này ko đòi hỏi những thiết bị xử lý hay cơ sở hạ tầng tiên tiến.

Bê tông vững bền hơn

Tại Trường Đại học Purdue, những nhà nghiên cứu đã thêm những tinh thể nano cellulose với nguồn gốc từ sợi gỗ vào bê tông. Vật liệu nano cốt thép vượt trội hơn những vật liệu truyền thống bởi những tính chất cơ khí và hóa học, độ bền cao hơn, chịu được va đập mạnh và tính linh hoạt tốt hơn. Lúc vận dụng vật liệu này cho bê tông, giúp giảm thúc đẩy môi trường tới cấu trúc vật liệu, cần ít vật liệu hơn để đạt được một hiệu ứng tương tự. Những chất phụ gia nano tinh thể với thể được chiết suất như một sản phẩm phụ của ngành nông nghiệp, năng lượng sinh vật học và gia công giấy.

(Nguồn bloghong.com)