Những công nghệ hứa hẹn cho ngành xây dựng trong tương lai

Nhằm tạo ra ngành công nghiệp xây dựng "xanh", nhiều công nghệ, vật liệu, thiết bị mới hiện đang được nghiên cứu phát triển, rất đa dạng như bê tông tự lành, gạch thay đổi màu... cho đến vật liệu xây dựng CO2...

Vật liệu xây dựng chế từ CO2

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển thành công một loại vật liệu xây dựng đặc biệt từ khí CO2 để dùng cho xây dựng. Vật liệu được tạo nên thông qua kỹ thuật phân ly một loại bào ngư enzyme để dùng cho việc khoáng hoá khí CO2 và biến chúng thành canxi cacbonat (CaCO3). Trung bình, một cốc men biến đổi gen có thể tạo ra 1 kg CaCO3 từ 0,5 kg CO2. Hằng năm, con người thải ra khoảng 33 tỷ tấn khí nhà kính CO2 vào bầu khí quyển, nếu công nghệ trên được áp dụng thì con người không còn lo thiếu vật liệu xây dựng mà cũng không lo hiệu ứng nhà kính xảy ra đối với môi trường.

Tuyến đường thông minh

Trong tương lai, người ta không cần phải chế tạo ô tô dùng tấm pin năng lượng mặt trời nữa mà thay vào đó là xây dựng những tuyến đường thông minh có thể vận hành giống như bộ sạc cho xe điện. Đi tiên phong là Công ty Halo IPT của New Zealand mới đây đã chế tạo thành công một miếng đệm lót trên đường, có thể sạc điện không dây cho các loại xe điện đang chạy hay đỗ ở phía trên. “Chìa khóa” của công nghệ này là mặt đường được nhúng các tinh thể áp điện, gom rung động của xe ô tô đi qua và chuyển chúng thành năng lượng sử dụng. Ngoài ra, công nghệ này còn có tác dụng làm giảm nóng mặt đường trong điều kiện nắng nóng.

Nhà ở in 3D

Trong tương lai, việc xây dựng nhà ở sẽ nhanh hơn, rẻ hơn so với hiện nay nhờ công nghệ in 3D. Hiện một công ty kiến trúc của Hà Lan tuyên bố họ sẽ thực hiện một dự án đầy tham vọng: xây dựng ngôi nhà hoàn toàn bằng máy in 3D. Để làm được điều này trước tiên phải chế tạo máy in 3D khổng lồ có tên Kamermaker, dùng nguyên liệu nhựa như máy in 3D quy ước. Kamermaker có thể in ra các thành phần nhựa LEGO lớn sau đó lắp thành các phòng riêng và cuối cùng tạo ra một ngôi nhà hoàn chỉnh.

Một công ty khác có tên WinSu, ở Thượng Hải (Trung Quốc) đã xây dựng một tòa nhà 5 tầng và một căn biệt thự lớn ở tỉnh Giang Tô cũng bằng máy in 3D dài 150 m, cao 6 m. Các bức tường được in theo từng lớp, sau đó ghép lại để tạo ra một đơn nguyên hoàn chỉnh. Mực in đầu vào là các loại chất thải xây dựng có khả năng tái chế như sắt, thủy tinh, xi măng kèm theo phụ gia đặc biệt. Máy in 3D được xem là công nghệ rất khả thi cho ngành xây dựng, vừa nhanh, vừa tốt rẻ lại hạn chế tối đa lượng khí thải carbon phóng không.

Gạch ngói phản ứng nhiệt độ

Người ta từng nghe nói đến áo T-shirts của hãng Hypercolor có thể thay đổi màu theo nhiệt độ và nay hãng Moving Color của Mỹ còn sản xuất được cả gạch ngói có thể thay đổi màu sắc theo nhiệt độ ngoài trời. Ví dụ, ở nhiệt độ phòng, gạch lát dạng thủy tinh có màu đen bóng nhưng khi chạm vào, hoặc để dưới ánh nắng hoặc nước ấm, những viên gạch lát này sẽ xuất hiện nhiều màu sắc khác lạ như màu lục, màu lam, màu tím....

Vật liệu bảo ôn siêu nhẹ

Loại vật liệu có tên Aerogel ở dạng bọt rắn nhẹ như không khí, hoặc khí hêli, nhẹ đến mức để trên cánh hoa anh đào mà không rơi, có khả năng giữ nguyên hình dạng và hấp thụ dầu cao hơn so với chính trọng lượng của chúng. Ngoài ra, nó thể thể chịu nhiệt lớn như sức nóng của một bộ đèn hàn hoặc trọng lượng của một chiếc ôtô. Aerogel được chế bằng cách loại bỏ chất lỏng khỏi gel, những gì còn lại là cấu trúc silica (SiO₂) với 90 - 99% không khí. Do có nhiều  ưu việt nên Aerogel có dải ứng dụng rất rộng, đặc biệt là dùng cho cách điện, bảo ôn... Nếu bức tượng nổi tiếng David của Michelangelo được xây dựng bằng Aerogel, thì trọng lượng của nó chỉ nặng không quá 2 kg so với bức tượng nặng hàng tấn từ đá cẩm thạch.

Ra đời thế hệ bê tông mới

• Bê tông thấm nước: Sau thời gian dài nghiên cứu, thử nghiệm, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) đã cho ra đời vật liệu đặc biệt để sản xuất bê tông thấm nước theo nguyên lý lọc hút nước của cây trồng. Trước đó, vào năm 2015, hãng Lafarge Tarmac của Anh cũng đã tuyên bố sản xuất được sản phẩm tương tự có tên Topmix có khả năng hút 4.000 lít nước/phút nhờ được thiết kế một lớp phủ siêu thấm cho phép nước thấm qua, hạn chế ứ đọng, giúp ngành giao thông đối phó tình trạng ngập lụt và giảm nhiệt khi trời nắng nóng.

• Bê tông tự vá lành: Thông thường, để sửa chữa bê tông bị nứt, người ta phải  gia cố vá lại. Tuy nhiên, mới đây Đại học Rhode Island (Mỹ) đã nghiên cứu chế tạo thành công một loại bê tông thông minh có khả năng tự vá lành vết nứt. Đây là phương pháp đơn giản, chi phí thấp, có tuổi thọ cao và hạn chế ô nhiễm môi trường so với làm thủ công. Nó được sản xuất bằng cách trộn thêm viên nang sodium silicate nhỏ xíu bên trong. Khi vết nứt tạo ra, các viên nang này vỡ ra và giải phóng tác nhân dạng gel nhanh chóng lấp đầy vết nứt.

Nhôm trong suốt

Trong nhiều thập kỷ trở lại đây, khoa học đã mơ ước về một loại vật liệu kết hợp sức mạnh và độ bền của kim loại với độ tinh khiết tinh thể của thủy tinh nhằm cho ra đời vật liệu "kim loại trong suốt" để xây dựng các tòa nhà chọc trời do có ít cấu trúc đỡ bên trong; hoặc xây dựng các công trình quân sự hay vũ khí an toàn, đạn bắn không xuyên thủng. Kể từ thập niên 80 thế kỷ trước, các nhà khoa học bắt đầu thử nghiệm loại gốm mới làm từ hỗn hợp bột nhôm, oxy và nitơ, nung nóng bột nhôm với áp lực lớn trong thời gian dài ở nhiệt độ 2.000^oC, sau đó đưa qua công đoạn đánh bóng, tạo ra vật liệu trong suốt như thủy tinh, có sức mạnh và độ bền như nhôm. Đến nay, vật liệu này đã được ra đời, với tên gọi là nhôm trong suốt, hay ALON đã và đang được quân đội nhiều nước ứng dụng để sản xuất cửa sổ giáp và ống kính quang học.

Nam Bắc Giang (Dịch từ SHC- 4/2017)