Nhóm nghiên cứu đă lấy cảm hứng từ chính cơ thể con người để phát triển loại bê tông tự liền hoàn toàn mới, giống như cách chúng ta tự động chữa lành các vết cắt hoặc vết xước nhỏ.
Bê tông là loại vật liệu được h́nh thành từ việc kết hợp xi măng, cốt liệu như sỏi, cát và nước. Cách đây hàng ngh́n năm, các kĩ sư của Đế chế La Mă đă biết dùng bê tông tự nhiên (1 dạng bê tông có phụ gia là dung nham núi lửa) để xây dựng những công tŕnh cho đế chế của ḿnh, vốn vẫn c̣n nguyên vẹn cho tới tận ngày nay.
Bê tông công nghiệp bắt đầu được sử dụng rộng răi trong ngành xây dựng kể từ năm 1870, dưới dạng kết hợp bê tông cốt thép. Được coi là loại vật liệu xây dựng phổ biến nhất thế giới, tuy nhiên, quá tŕnh sản xuất bê tông lại gây ra nhiều vấn nạn về ô nhiễm môi trường khi chiếm tới 1/10 lượng khí lượng khí nhà kính trên toàn cầu.
Một trong những nhược điểm của bê tông là độ bền bỉ. Chúng khá gịn và dễ bị nứt khi tiếp xúc với nước, sự thay đổi nhiệt độ, áp suất .v.v. Theo đó, các công tŕnh được xây bằng bê tông sẽ bị nứt hoặc xuống cấp sau ít nhất 1 thập kỷ. Càng xuất hiện nhiều vết nứt, chúng ta lại càng sản xuất nhiều xi măng hơn để ‘vá’ những vết nứt đó, gây ra nhiều thiệt hại hơn cho môi trường. Điều này buộc các nhà khoa học phải t́m ra giải pháp.
Trong một bài báo đăng tải mới đây trên tạp chí Applied Materials Today, các nhà nghiên cứu từ Học viện Bách khoa Worcester đă tạo ra một loại vật liệu xây dựng thế hệ mới có thể tự ‘chữa lành’ các vết nứt.
Tự động làm liền các vết nứt trên bê tông trong ṿng 24 giờ
Theo đó, nhóm nghiên cứu đă lấy cảm hứng từ chính cơ thể con người để phát triển loại bê tông tự liền hoàn toàn mới, giống như cách chúng ta tự động chữa lành các vết cắt hoặc vết xước nhỏ.
"Việc sử dụng bê tông trên toàn cầu là phổ biến. Nếu các vết nứt nhỏ có thể tự động được sửa chữa khi chúng mới bắt đầu xuất hiện, các công tŕnh về lâu dài sẽ không cần sửa chữa hoặc thay thế. Nghe có vẻ giống phim khoa học viễn tưởng, nhưng đây là một giải pháp đầy tiềm năng giúp khắc phục vấn đề quan trọng của ngành xây dựng", giáo sư Nima Rahbar, tác giả chính của công tŕnh nghiên cứu, giải thích.
Một điểm khá thú vị là loại bê tông tự phục hồi lại chủ động tiêu thụ CO2 - một điểm trái ngược hoàn toàn với quy tŕnh sản xuất bê tông truyền thống vốn luôn phát thải một lượng lớn khí CO2.
Nhóm nghiên cứu đă sử dụng carbonic anhydrase, một loại enzyme được t́m thấy trong tế bào hồng cầu giúp vận chuyển và chuyển đổi CO2, để thêm vào bột xi măng trước khi đem trộn và đổ bê tông. Khi một vết nứt h́nh thành trong bê tông, enzyme này phản ứng với CO2 trong khí quyển và bắt đầu tạo ra các tinh thể canxi cacbonat. Vết nứt sẽ tự động được lấp đầy bởi các tinh thể này, do chúng có cấu trúc và cường độ tương tự như bê tông. Quá tŕnh thử nghiệm cho thấy loại bê tông mới này có khả năng tự động làm liền các vết nứt có quy mô milimet chỉ trong 24 giờ.
"Chúng tôi đă hướng về tự nhiên để t́m ra yếu tố nào kích hoạt sự chuyển CO2 nhanh nhất và đó là enzym CA. V́ các enzym trong cơ thể chúng ta phản ứng nhanh một cách đáng kinh ngạc, chúng có thể được sử dụng như một cơ chế hiệu quả để sửa chữa và củng cố các cấu trúc bê tông", nhóm nghiên cứu cho biết.
Cần phải nói thêm, đây không phải loại bê tông tự hồi phục đầu tiên trên thế giới. Trước đây, các nhà khoa học đă sử dụng phương pháp chế tạo bê tông tự hồi phục sử dụng loại vi khuẩn như Bacillus megaterium (một loại vi khuẩn tạo nha bào có thể tiết ra một loại enzyme vào hỗn hợp bê tông). Tuy nhiên, thời gian để loại bê tông vi khuẩn làm liền vết nứt bê tông khá lâu, kéo dài tới 4 tuần. Để so sánh, loại bê tông sử dụng enzyme carbonic anhydrase mới nhất rẻ hơn, an toàn hơn và không có mùi so với bê tông dùng vi khuẩn Bacillus megaterium, đồng thời tránh được những rủi ro tiềm ẩn về sức khỏe.
Đáng chú ư, bên cạnh việc phát triển một loại bê tông mới, nhóm nghiên cứu cũng đă chế tạo được một loại hỗn hợp xi măng mới có thể được áp dụng cho các vết nứt trên bê tông truyền thống.
"Việc hàn gắn bê tông truyền thống đă được sử dụng rất có lợi. Điều này sẽ giúp giảm nhu cầu sản xuất và vận chuyển bê tông để sửa chữa các công tŕnh, vốn có tác động lớn đến môi trường."
Cũng theo ước tính của nhóm nghiên cứu, bê tông tự liền có thể kéo dài tuổi thọ của một cấu trúc hay công tŕnh thêm 20 năm lên tới 80 năm, với độ bền b́ gấp 4 lần so với hiện tại.
VietBF @ Sưu tầm
Games
