Superwood: gỗ tái kiến trúc có tỷ lệ bền/trọng lượng vượt phần lớn kim loại
Một công ty Mỹ vừa thương mại hóa loại gỗ “Superwood” với tỷ lệ bền–trọng lượng được công bố cao gấp tới 10 lần thép, đồng thời nhẹ hơn đến 6 lần. Sản phẩm do InventWood sản xuất, đồng sáng lập bởi nhà khoa học vật liệu Liangbing Hu.
Hành trình nghiên cứu: từ gỗ trong suốt đến gỗ siêu bền
Hơn mười năm trước tại Trung tâm Đổi mới Vật liệu (Đại học Maryland), Liangbing Hu thử nghiệm nhiều cách tái cấu trúc gỗ, từng tạo ra gỗ trong suốt bằng cách loại bỏ một phần lignin – thành phần tạo màu và góp phần vào độ bền của gỗ. Mục tiêu cuối cùng là khai thác cellulose – biopolymer phổ biến nhất hành tinh – để làm gỗ mạnh hơn đáng kể.
Bước ngoặt 2017: nén – “điều chỉnh” cellulose ở cấp độ vi cấu trúc
Năm 2017, nhóm của Hu công bố quy trình: luộc gỗ trong nước và hóa chất được chọn, rồi ép nóng để làm sập cấu trúc lỗ rỗng ở cấp tế bào, tạo nên mật độ cao bất thường. Kết quả cho thấy tỷ lệ bền–trọng lượng của gỗ mới vượt hầu hết kim loại và hợp kim kết cấu. Đến nay, Hu và cộng sự đã hoàn thiện quy trình, nộp hơn 140 bằng sáng chế, và đưa Superwood ra thị trường.
“Về bản chất vẫn là gỗ” – nhưng tốt hơn ở hầu hết các chỉ tiêu
Theo InventWood, Superwood là gỗ thật được xử lý hóa học rồi nén chặt. Khi nhìn và thử nghiệm, nó hành xử như gỗ, nhưng khỏe hơn, bền hơn gần như ở mọi mặt đã kiểm tra. Công ty tuyên bố bền hơn gỗ thường tới 20 lần, chống móp (dents) gấp 10 lần, nhờ cấu trúc rỗng đã bị “khóa” và gia cường. Nhờ đó, vật liệu kháng nấm mốc, côn trùng, và đạt xếp hạng cao nhất trong các bài thử cháy tiêu chuẩn.
Sản xuất & lộ trình ứng dụng: từ ngoài trời đến nội thất, rồi cấu kiện toàn phần
Superwood đang được sản xuất tại Frederick, Maryland; thời gian chế tạo nay tính bằng giờ (thay vì nhiều ngày), nhưng cần thời gian mở rộng quy mô. Giai đoạn đầu, sản phẩm nhắm ứng dụng ngoài trời như sàn, ốp mặt dựng; sang năm dự kiến mở rộng sang ốp tường, sàn nhà, nội thất. Nhờ độ bền cao, Superwood có thể thay thế các chi tiết kim loại trong đồ gỗ như khớp nối, vít, đinh – vốn là điểm yếu khiến đồ gỗ xệ, hỏng theo thời gian. Về dài hạn, một tòa nhà toàn bằng Superwood là khả thi về mặt kỹ thuật nhưng cần thử nghiệm – chứng nhận bổ sung.
Lợi thế kết cấu: nhẹ hơn, kháng chấn tốt hơn, giảm tải cho móng
Theo InventWood, vì “vẫn là gỗ” nên tương thích với tư duy thiết kế gỗ hiện có, nhưng độ bền cao cho phép kết cấu nhẹ hơn tới 4 lần so với cách làm truyền thống. Công trình nhẹ giúp tăng khả năng kháng động đất, giảm kích thước móng, đẩy nhanh thi công.
Phổ vật liệu: 19 loài gỗ & cả tre đều “chạy” được
Về lý thuyết, bất kỳ loại gỗ nào cũng có thể xử lý theo quy trình này. Trên thực tế, InventWood cho biết đã thử trên 19 loài gỗ khác nhau và tre, kết quả đều đạt.
Chi phí & môi trường: mục tiêu cạnh tranh thép, phát thải thấp hơn 90%
Hiện tại, Superwood đắt hơn gỗ thường và dấu chân carbon sản xuất cũng lớn hơn gỗ, nhưng so với thép, phát thải CO₂ được cho là thấp hơn ~90%. Mục tiêu của InventWood không phải rẻ hơn gỗ, mà là cạnh tranh với thép khi quy mô hóa.
Khác gì với “gỗ kỹ thuật” quen thuộc?
Các vật liệu như glulam, CLT đã phổ biến từ lâu, nhưng chúng chủ yếu là “tái sắp xếp – dán dính” các phần tử gỗ. Superwood thì thay đổi ở cấp độ phân tử–vi cấu trúc của cellulose, tạo ra gỗ nguyên khối nhưng có tính năng vượt trội.
Xu hướng timber & thách thức triển khai
Xây dựng bằng gỗ đang hồi sinh: Milwaukee sở hữu tháp gỗ cao nhất thế giới hiện nay (Ascent MKE, 87 m) và còn kế hoạch dựng tháp 183 m. Trong khi đó, xi măng–bê tông hiện chiếm khoảng 7% phát thải CO₂ toàn cầu. Các chuyên gia kiến trúc đánh giá gỗ có lợi thế môi trường (quy trình ít năng lượng hơn thép/xi măng, lại “khóa” carbon trong sinh khối). Tuy vậy, rào cản lớn không hẳn là độ bền, mà là tâm lý ngại rủi ro của ngành, cần thêm giáo dục, dự án thí điểm, khung quy chuẩn. Vật liệu mạnh hơn như Superwood có thể mở rộng nhịp vượt, nâng độ bền bề mặt, qua đó thúc đẩy việc dùng gỗ.
Kết luận: “gỗ mới” cho kỷ nguyên xây dựng nhẹ–bền–xanh
Superwood tổng hợp những gì tốt nhất của gỗ – nhẹ, gia công quen thuộc, thẩm mỹ tự nhiên – đồng thời đột phá về cơ tính và khả năng chống chịu. Nếu quy mô sản xuất và chuẩn hóa tiến triển như kỳ vọng, vật liệu này có thể chia lại thị phần giữa gỗ–thép–bê tông, mở ra một thế hệ công trình vừa siêu nhẹ, siêu bền, vừa thân thiện môi trường.