Những vật liệu khó tin của tương lai: 'Quay ngược thời gian' hay tìm trong bãi rác

[miro1510]

Siêu vật liệu tạo nên các thành phố tương lai có thể chứa một trong những dạng sống cổ xưa nhất địa cầu hay dấu ấn của người La Mã.

Một số nghiên cứu gần đây đã đưa ra những công thức khó tin để tạo nên các siêu vật liệu bền hơn, tốt hơn tất cả những gì mà khoa học tạo ra, bằng cách "quay ngược thời gian" hay tìm kiếm trong các bãi rác.

1. Bê tông "sống"

Một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Research Directions: Biotechnology Design của Đại học Cambridge (Anh) đã giới thiệu một loại bê tông... chứa sự sống.

Cụ thể hơn, các tác giả đã nuôi cấy vi khuẩn lam (lam khuẩn) trong vật liệu gốc cát, kết hợp sinh học và kiến trúc để tạo ra các phương pháp xây dựng bền vững.

Bê tông lam khuẩn - Ảnh: ĐẠI HỌC CAMBRIDGE

Lam khuẩn là một dạng sống đã tồn tại trên địa cầu từ hàng tỉ năm trước và góp phần quan trọng trong tiến trình tiến hóa của muôn loài. Giờ đây, chúng tiếp tục giúp ích cho ngành xây dựng bằng khả năng làm đông đặc các vật liệu vô cơ như CO2.

Khả năng này được kết hợp với một hệ thống lắng đọng robot cho hỗn hợp gốc cát, tăng cường tính bền vững và độ bền kết cấu của vật liệu, từ đó tạo nên một loại bê tông bền vững hơn bê tông bình thường.

2. Bê tông... cà phê

Trộn bã cà phê thay cho cát để làm bê tông - đó có vẻ là một ý tưởng điên rồ. Nhưng nghiên cứu dẫn đầu bởi kỹ sư Rajeeev Roychand từ Đại học RMIT (Úc) chỉ ra chỉ cần một chút thay đổi, loại siêu vật liệu bền hơn bê tông thường đến 30% sẽ ra đời.

Than sinh học từ bã cà phê có thể tạo ra loại bê tông rất bền - Minh họa AI: Thu Anh

Tất nhiên họ không trộn trực tiếp bã cà phê để làm bê tông, mà sử dụng công nghệ nhiệt phân tiêu tốn năng lượng thấp để làm nóng bã cà phê lên hơn 350 độ C, đồng thời khử oxy.

Nhiệt phân phá vỡ chất hữu cơ, tạo nên một loại than xốp, giàu carbon. Than sinh học này sẽ được dùng thay cho cát.

Ngoài ra, cách làm này cũng giúp giải quyết lượng rác thải hữu cơ khổng lồ: Các ước tính cho thấy mỗi năm nhân loại thải ra tận 10 tỉ kg bã cà phê!

3. Quay về thời La Mã

Nhiều công trình hiện đại nhanh chóng xuống cấp, sụp đổ sau vài thập kỷ, nhưng nhiều di tích của người La Mã vẫn sừng sững sau gần 2 thiên niên kỷ. Ví dụ đền Pantheon, nơi có mái vòm bê tông không gia cố lớn nhất thế giới, được khánh thành năm 128.

Bởi lẽ, người La Mã sở hữu một loại bê tông... biết tự phục hồi những vết nứt và bền hơn đáng kể so với sản phẩm hiện đại.

Bản đồ nguyên tố diện tích lớn (Canxi: đỏ, silic: xanh lam, nhôm: xanh lục) của một mảnh bê tông La Mã cổ đại được thu thập từ địa điểm khảo cổ Privernum - Ý. Ảnh: MIT

Cuối cùng, một nhóm nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachussetts (MIT), Đại học Havard (Mỹ) và các phòng thí nghiệm ở Ý và Thụy Sĩ đã tìm ra bí mật: Vật liệu pozzolanic từ tro núi lửa từ khu vực Pozzuoli, trên Vịnh Naples.

Loại tro "thần kỳ" này đã được vận chuyển khắp La Mã cổ đại để sản xuất bê tông và là thứ tạo nên độ bền đáng nể của bê tông La Mã.

Ngoài ra, vật liệu xây dựng cổ đại này cũng chứa các đặc điểm khoáng vật nhỏ, đặc biệt, màu trắng sáng, kích thước milimet, tạm gọi là "vụn vôi", là hỗn hợp nhiều khoáng chất canxi cacbonat.

Bê tông La Mã được trộn nóng, giúp các vụn vôi phát triển thành cấu trúc hạt nano giòn đặc trưng, một loại canxi dễ phản ứng.

Ngay khi các vết nứt nhỏ bắt đầu hình thành bên trong bê tông, các hạt này di chuyển qua các mảnh vôi có diện tích bề mặt lớn, sau đó có thể phản ứng với nước tạo ra dung dịch bão hòa canxi, có thể kết tinh lại thành canxi cacbonat và nhanh chóng lấp đầy vết nứt.