Những siêu vật liệu đi đầu xu hướng trong tương lai

Có lẽ chúng ta sắp chứng kiến sự lên ngôi của tre, đá tảng cùng những vật liệu sáng tạo độc đáo vô cùng.

>> Những phát minh khoa học gây sửng sốt nhất năm 2010
>> Đem phép thuật của Harry Potter vào đời thực
>> 10 phát minh hữu ích nhất năm 2011

Những loại vật liệu mà chúng ta vẫn thường sử dụng hiện nay như xi măng, sắt thép hay các vật liệu cách nhiệt nhân tạo dường như sắp trở nên “lỗi thời” với xu hướng mới trong tương lai: vừa đảm bảo hiệu quả thiết thực vừa thân thiện với môi trường. Việc tiết kiệm năng lượng trong quá trình chế tạo chúng cũng là một yếu tố được ưu tiên hàng đầu. Chính vì thế, sự lên ngôi của một số loại vật liệu độc đáo “cả mới lẫn cũ” trong danh sách dưới đây được dự đoán là sự đột phá cho một kỷ nguyên năng lượng trong tương lai.

1. Tế bào năng lượng mặt trời dạng phun


Một trong những phát minh đáng ngạc nhiên nhất của thập kỷ qua là tế bào năng lượng mặt trời dưới dạng phun để có thể dễ dàng xịt lên trên bất kỳ bề mặt nào. Nó có thể dùng như một dạng sơn với những tính năng linh hoạt. Theo đó, xe ô tô với lớp phủ bằng loại vật liệu này có thể hoạt động chủ yếu bằng năng lượng mặt trời.

Ấn tượng hơn cả là khả năng hấp thụ năng lượng từ những tia hồng ngoại của mặt trời, giúp chúng ta có thể khai thác tối đa năng lượng từ mặt trời. Như vậy mặt trời có thể cung cấp một nguồn năng lượng khổng lồ nhiều hơn khối lượng chúng ta có thể sử dụng trong ngày. Nếu có thể đem ứng dụng nó rộng rãi trong thực tế thì những loại nhiên liệu chất đốt khi đó có lẽ chỉ còn là quá khứ mà thôi.

2. Gạch sống


Một trong những vật liệu nhân tạo đầu tiên trên thế giới là hỗn hợp đất sét và cát hay còn gọi là gạch sống (vì chỉ cần phơi nắng, không cần nung). Nó đã được sử dụng phổ biến ở khu vực Đông Nam Mỹ, Trung Đông, Nam Mỹ và châu Phi trong hàng thiên niên kỷ.

Để làm loại gạch sống này, người ta trộn những nguyên liệu như cát, đất sét, nước và thỉnh thoảng có cả rơm thành một hỗn hợp đặc rồi nén vào một cái khuôn (thường có hình hộp chữ nhật). Sau đó, đem phơi khô dưới ánh nắng mặt trời và bỏ khuôn ra thì ta sẽ được một viên gạch hoàn chỉnh. Quy trình làm hoàn toàn tự nhiên và không tốn chút chi phí nào cho việc dùng nhiệt để nung tuy nhiên lại chỉ phù hợp tại những khu vực khô hạn quanh năm, nơi nhiệt độ nắng nóng đủ để khiến viên gạch khô hoàn toàn. Ưu điểm của nó là chi phí thấp, bền và đặc biệt thân thiện với môi trường.

3. Graphene


Graphene là một loại vật liệu mới mỏng nhất vừa được sáng tạo ra với cấu trúc mạng lưới tinh thể cực nhỏ. Với độ dày chỉ bằng một nguyên tử carbon, một chồng gần 3 triệu tấm graphene cũng chỉ dày khoảng 1mm. Tuy mỏng như vậy nhưng nó lại là vật liệu cứng và bền nhất từ trước đến nay cũng như có khả năng dẫn điện và nhiệt cực tốt.

Nó được chứng minh là có rất nhiều công dụng hữu hiệu trong ngành hàng không và vũ trụ cũng như điện tử, dự trữ năng lượng và kể cả tế bào năng lượng mặt trời. Các nhà khoa học cho rằng trong tương lai graphene có khả năng sẽ thay thế hoàn toàn silicon trong các bóng bán dẫn được sử dụng rất phổ biến trong máy vi tính và các thiết bị điện tử. Như thế thì ý tưởng về một thung lũng Graphene thay cho thung lũng Silicon của Mỹ có lẽ cũng không còn xa xôi nữa.

4. ETFE


Cái tên “lạ hoắc” Ethylene Tetrafluoroethylene (ETFE) khiến không ít người nghĩ đây là một vật liệu sáng tạo mới tuy nhiên nó được phát triển từ những năm 1970 và được dùng như vật liệu cách nhiệt trong ngành hàng không. Tuy nhiên, tính năng cũng như hiệu quả tuyệt vời của nó chỉ được biết đến rộng rãi khi hai công ty kiến trúc sử dụng nó để tạo hiệu quả đặc biệt cho hai trong số những công trình tuyệt vời được xây dựng cho Thế vận hội Bắc Kinh vào năm 2008.

ETFE là loại vật liệu ở dạng giấy mỏng, trong suốt và có khả năng tự làm sạch. Nó cũng đặc biệt sáng bóng như kính mà lại nhẹ hơn (chỉ bằng khoảng 1/100 trọng lượng của kính) đồng thời siêu bền, khả năng chịu nhiệt cao và chi phí để lắp đặt cũng rẻ hơn rất nhiều. Bên cạnh đó, nó còn có thể dệt thành vải nên hứa hẹn là vật liệu lý tưởng để thay thế cho sợi thủy tinh. Quan trọng hơn cả, đây là vật liệu thân thiện với môi trường và có khả năng tái chế.

5. Đá tảng


Có thể nói rằng đá là loại vật liệu xây dựng đầu tiên của con người kể từ thời thượng cổ. Đá có nhiều đặc tính mà chỉ có rất ít loại vật liệu nhân tạo có thể thay thế được. Khả năng tản nhiệt cực kỳ tốt giúp cho những bức tường đá hấp thu nhiệt độ xung quanh và điều hòa không khí bên trong ngôi nhà, đặc biệt phù hợp với vùng sa mạc nơi khí hậu khắc nghiệt. Hơn thế nữa, chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy chúng trong tự nhiên nên hầu như không có những tác động do việc sản xuất gây ảnh hưởng đến môi trường. Tuy xây nhà bằng đá tốn nhiều công sức và nặng nhọc hơn nhưng bù lại nó cực kỳ chắc chắn, bền vững với thời gian và tiết kiệm chi phí rất lớn – những ưu điểm vượt trội giúp nó có mặt trong danh sách này.

6. Tre


Có rất nhiều lý do để lý giải vì sao tre từ lâu đã được sử dụng như một vật liệu xây dựng rất hữu hiệu do khả năng chống chịu mạnh mẽ, bền và lại hoàn toàn dễ kiếm trong tự nhiên. Bên cạnh đó, nó cũng rất bền chắc, ít bị mối mọt theo thời gian như các loại gỗ thông thường và hơn thế nữa, tre là một trong những loài cây phát triển nhanh nhất trên trái đất nên không phải lo ngại về nguy cơ đốn cây quá nhiều sẽ gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái.

7. Sợi nano cellulose


Công nghệ nano là một lĩnh vực mới đang phát triển và hứa hẹn những bước tiến trong lĩnh vực hiệu quả năng lượng. Mặc dù vậy những vật liệu bằng nano hiệu quả nhất lại đòi hỏi quá trình chế tạo lâu dài trong phòng thí nghiệm và đều rất khó phân hủy. Không giống như những loại sợi nano khác, sợi nano cellulose được làm từ sợi thực vật vừa mỏng, dai, rất bền và được tìm thấy hoàn toàn trong tự nhiên, từ thân những loại cây trồng thậm chí là cả trái cây.

Loại nhựa thế hệ mới làm từ sợi này được nghiên cứu là bền, nhẹ, chịu được tác động lớn từ nhiệt độ, nước và môi trường đồng thời giúp xe tiết kiệm được nhiên liệu. Hiện nay, quy trình sản xuất nó rất tốn kém nhưng với hiệu quả tuyệt vời và khả năng tự phân hủy hứa hẹn nó sẽ là một loại vật liệu thay thế tuyệt vời trong tương lai.

8. Giấy Bucky


Bền hơn thép và cứng hơn cả kim cương, giấy Bucky là một vật liệu tổng hợp gồm hàng triệu ống nano cực nhỏ gọi là ống Bucky. Đây được coi là một cuộc cách mạng trong những vật liệu của thế kỷ 21 khi nó có thể thay đổi hoàn toàn cách chúng ta tạo nên mọi vật dụng trong ngành hàng không, các loại xe bọc thép cho đến những bảng điện tử. Trọng lượng siêu nhẹ của chúng cũng thật lý tưởng để lắp ráp những chiếc xe hay tàu tiết kiệm nhiên liệu. Hiện nay, giá cả của nó vô cùng đắt đỏ tuy nhiên cùng với tiến bộ của công nghệ, đây chắc chắn là một lựa chọn tuyệt vời cho ngành công nghiệp của tương lai.

(Theo PLXH)