Xây dựng tòa nhà, xe hơi và máy bay từ vật liệu... thực vật

Tuy nhiên, cả ba đều là một trong những ví dụ mới nhất về việc sử dụng các sợi tự nhiên từ thực vật làm chất phụ gia sinh thái hoặc các chất thay thế cho vật liệu nhân tạo.

Các nhà nghiên cứu khoa học vật liệu đang phát hiện rằng, các sợi thực vật có thể tăng độ bền và sức mạnh thay thế các chất đã được sử dụng trong xây dựng các tòa nhà hoặc đồ chơi, đồ nội thất đến ô tô và máy bay. Việc sản xuất bê tông có khoảng 5% lượng phát thải CO {-2} toàn cầu và tạo ra 1kg nhựa từ dầu tạo ra 6kg khí nhà kính.

Bắt đầu với cà rốt

Tiến sĩ Mohamed Saafi tại Đại học Lancaster, Anh, đã cùng các cộng sự của ông đã nghiên cứu ra “nanoplatelets”, một chất chiết xuất từ ​​cà rốt. Các nhà nghiên cứu đang làm việc với CelluComp, một công ty của Anh sản xuất các ứng dụng công nghiệp từ thực vật giúp làm cứng bề mặt của sơn khi nó khô.

Bằng cách kết hợp các hỗn hợp thực vật với các vật liệu khác, một hỗn hợp có chất liên kết cực kỳ chắc được tạo ra. Tiến sĩ Saafi đã trộn hợp chất thành xi măng, được làm bằng cách đốt đá vôi và đất sét với nhau ở nhiệt độ cao. (Phản ứng hóa học giữa chúng giải phóng carbon dioxide từ đá vôi.) 

Ván trượt làm từ sợi thực vật

Nhóm nghiên cứu vẫn đang tìm hiểu chính xác mức độ liên kết của bê tông bằng cách thêm các hợp chất, nhưng các nghiên cứu ban đầu cho thấy rằng tác động rất đáng kể. Chỉ 500 gram hợp chất thực vật có thể giảm lượng xi măng cần thiết để tạo ra một mét khối bê tông khoảng 40kg - tiết kiệm 10%. Tiến sĩ Saafi và nhóm của ông đã bắt tay vào một nghiên cứu kéo dài hai năm để điều tra quá trình chi tiết hơn và để hoàn thiện sự pha trộn tốt nhất để sử dụng trong ngành xây dựng.

Vật liệu xây dựng từ gỗ

Không giống như xi măng, gỗ đã là một vật liệu composite. Nó được làm bằng sợi xenlulo được nhúng với lignin, một polymer hữu cơ phục vụ một số mục đích

Tháng 5 vừa qua, Stora Enso, một công ty lâm sản của Phần Lan, đã đưa ra một giải pháp thay thế gỗ. Vật liệu này, được gọi là DuraSense, trông hơi giống bắp rang. Nó bao gồm các sợi gỗ, bao gồm cả lignin, thu được từ bột giấy và các hoạt động khác. Các sợi này được trộn với các polyme có dầu và các chất phụ gia khác, chẳng hạn như các chất tạo màu. Các hạt được nấu chảy và đúc theo cùng một cách như nhựa.

Stora Enso cũng đã tìm thấy một sử dụng cho lignin tinh khiết, mà thường là một sản phẩm chất thải của sản xuất giấy, vì hầu hết các giấy được làm bằng bột giấy với lignin loại bỏ. Các kỹ sư của Stora Enso đã nghiên cứu cách sử dụng lignin như một chất thay thế cho các loại nhựa và chất kết dính có nguồn gốc từ dầu được sử dụng trong sản xuất các loại gỗ được thiết kế, chẳng hạn như ván ép. 

Ngược lại, Hu Liangbing và Li Teng của Đại học Maryland đang cố gắng tạo ra một vật liệu tốt hơn bằng cách loại bỏ, thay vì thêm vào, lignin. Mục tiêu của họ là tạo ra một "siêu gỗ" mạnh hơn hầu hết các kim loại. Cách tiếp cận của họ là xử lý khối gỗ bằng natri hydroxit và natri sulphat trong một quá trình hóa học tương tự như quá trình sử dụng để loại bỏ lignin từ bột giấy.  Họ làm điều đó bằng cách ép gỗ được xử lý ở khoảng 100 ° C, làm cho hầu hết các lỗ chân lông và các sợi tubelike trong gỗ bị mất đi. Điều này làm tăng mật độ liên kết gấp ba lần và sức mạnh của nó gấp mười lần.

Thí nghiệm đặt siêu gỗ ngang bằng với một số hợp kim titan nhẹ được sử dụng trong các linh kiện hàng không vũ trụ có độ bền cao, thậm chí có khả năng chống đạn. Trong một thử nghiệm, Tiến sĩ Hu và Tiến sĩ Li đã làm một mẫu nhiều lớp bằng cách đặt năm tờ chất liệu lên nhau, mỗi tấm có các sợi của nó được căn chỉnh ở các góc bên phải với các tấm bên dưới. Khi bị bắn, vật liệu này bị vỡ vụn nhưng vẫn có thể bẫy một viên đạn bằng thép dễ dàng thông qua một mẫu gỗ tự nhiên có kích thước tương tự.

Nhóm nghiên cứu hiện đang cố gắng thương mại hóa quy trình của họ, mà Tiến sĩ Hu cho rằng sẽ rẻ để mở rộng quy mô. Nó hoạt động trên cả gỗ cứng và gỗ mềm, vì vậy nhiều loại vật liệu có thể được tạo ra. Tiến sĩ Hu cho rằng, một ngày, nhà cửa, xe hơi, đồ nội thất và nhiều thứ khác sẽ được làm chủ yếu hoặc một phần từ gỗ đã được làm dày đặc.

Nguồn The Economist