Tạo ra loại băng cứng gấp 10 lần băng thường, có thể dùng xây dựng trên sao Hỏa

Các nhà khoa học Israel vừa phát triển thành công BioPykrete, loại vật liệu băng tổng hợp có độ bền nén cao gấp 10 lần và khả năng hấp thụ năng lượng trước khi bị phá hủy cao gấp 70 lần so với băng thông thường. 

Vật liệu này được kỳ vọng có thể ứng dụng trong xây dựng ở những vùng khí hậu cực lạnh, thậm chí phục vụ các sứ mệnh thám hiểm Mặt trăng và sao Hỏa.

Nghiên cứu do nhóm chuyên gia thuộc Đại học Hebrew Jerusalem thực hiện, dưới sự dẫn dắt của giáo sư Ido Braslavsky, khoa nông nghiệp, thực phẩm và môi trường Robert H. Smith. Kết quả được công bố trên tạp chí khoa học Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

BioPykrete chủ yếu gồm nước, các tinh thể nano cellulose chiết xuất từ thực vật và một loại protein lai được thiết kế đặc biệt để liên kết các thành phần ở cấp độ phân tử.

Điểm nổi bật của vật liệu nằm ở sự kết hợp giữa các sợi cellulose và protein lai. Các sợi cellulose tạo thành mạng lưới gia cố bên trong cấu trúc băng, tương tự vai trò của cốt thép trong bê tông. Trong khi đó, protein giúp liên kết trực tiếp các tinh thể băng với cellulose.

Nhờ cấu trúc này, các vết nứt khó lan rộng, giúp vật liệu hấp thụ nhiều năng lượng hơn và biến dạng dần trước khi bị phá hủy, thay vì đột ngột vỡ vụn như băng thông thường.

Kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy BioPykrete có độ bền nén gần tương đương bê tông thông thường, đồng thời bền gấp đôi Pykrete. Đây là vật liệu được chế tạo bằng cách trộn băng với bột gỗ, từng được hai nhà khoa học Geoffrey Pyke và Max Perutz nghiên cứu trong Chiến tranh thế giới thứ hai.

Giáo sư Braslavsky cho biết sản xuất bê tông là một trong những nguồn phát thải khí carbon lớn trên thế giới. Bên cạnh đó, việc vận chuyển vật liệu xây dựng đến các khu vực vùng cực rất tốn kém. Vì vậy, vật liệu thay thế có khả năng phân hủy sinh học, tận dụng nước và nguyên liệu thực vật có thể mang lại ý nghĩa thiết thực cho xây dựng bền vững.

Theo nhóm nghiên cứu, BioPykrete trước mắt có thể được dùng để xây dựng các công trình tạm thời hoặc theo mùa tại Bắc Cực và Nam Cực, như đường giao thông trên băng, đường băng và khu trại nghiên cứu. Với thành phần chủ yếu là nước và vật liệu có nguồn gốc thực vật, các công trình có thể tan chảy tự nhiên khi không còn nhu cầu sử dụng, qua đó hạn chế phế thải xây dựng.

Tuy nhiên, BioPykrete hiện vẫn ở giai đoạn nghiên cứu và chứng minh tính khả thi trong phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học cần tiếp tục đánh giá độ bền lâu dài, khả năng chịu tác động của những chu kỳ đóng băng và tan băng trước khi tính đến ứng dụng thực tế.

Việc sử dụng vật liệu này để xây dựng công trình trên Mặt trăng hoặc sao Hỏa hiện mới là triển vọng nghiên cứu trong tương lai.

Dùng vi khuẩn biến cát rời thành vật liệu xây dựng

Nhóm nghiên cứu tại Thụy Sĩ dùng vi khuẩn tạo chất kết dính giữa các hạt cát, kết hợp in 3D để làm vật liệu xây dựng có hình dạng theo thiết kế.