'Siêu gỗ' ra đời: Nhẹ hơn thép 6 lần, bền gấp 10 lần, mở kỷ nguyên mới cho vật liệu xây dựng

InventWood có trụ sở tại Maryland đã tạo ra loại vật liệu “siêu gỗ” có độ bền cao. Ảnh: CNN.

Một công ty Mỹ vừa tạo ra một loại gỗ mới có tỷ lệ bền/trọng lượng cao gấp 10 lần so với thép, đồng thời nhẹ hơn tới 6 lần.

Sản phẩm mang tên “Superwood” (Siêu gỗ) vừa được ra mắt thương mại bởi InventWood, công ty do nhà khoa học vật liệu Liangbing Hu đồng sáng lập.

Hơn một thập kỷ trước, ông Hu bắt đầu hành trình tái định nghĩa một trong những vật liệu xây dựng lâu đời nhất của nhân loại. Khi làm việc tại Trung tâm Đổi mới Vật liệu của Đại học Maryland (Mỹ), ông Hu – nay là giáo sư tại Yale – đã tìm ra cách tái cấu trúc gỗ một cách sáng tạo. Ông thậm chí từng biến gỗ trở nên trong suốt bằng cách loại bỏ lignin – thành phần tạo màu và độ cứng cho gỗ.

Tuy nhiên, mục tiêu thực sự của ông là tăng cường độ bền cho gỗ, dựa trên cellulose – thành phần chính của sợi thực vật và cũng là biopolymer phổ biến nhất trên hành tinh.

Bước đột phá đến vào năm 2017, khi ông Hu lần đầu tiên gia cường gỗ tự nhiên bằng xử lý hóa học để củng cố cellulose, giúp gỗ trở thành vật liệu xây dựng tốt hơn.

Quy trình gồm việc luộc gỗ trong dung dịch hóa chất chọn lọc, sau đó ép nóng ở cấp độ tế bào, khiến gỗ trở nên đặc hơn nhiều. Sau một tuần, kết quả thu được là loại gỗ có tỷ lệ bền/trọng lượng cao hơn hầu hết kim loại và hợp kim cấu trúc, theo nghiên cứu đăng trên Nature.

Giờ đây, sau nhiều năm cải tiến và hơn 140 bằng sáng chế, ông Hu đã đưa Superwood ra thị trường.

“Về mặt hóa học và thực tế, nó vẫn là gỗ”, CEO của InventWood Alex Lau cho biết. “Nhưng trong xây dựng, loại gỗ này có thể giúp công trình nhẹ hơn tới 4 lần, tăng khả năng chống động đất và giảm tải cho móng, khiến việc thi công nhanh hơn, dễ hơn”.

Ông Lau nói thêm: “Nó trông như gỗ, chỉ khác là mạnh hơn và tốt hơn về mọi mặt mà chúng tôi đã thử nghiệm”.

Siêu gỗ được làm bằng gỗ thật, được xử lý hóa học và sau đó nén lại. Ảnh: InventWood.

“Siêu gỗ” – đối thủ mới của thép?

InventWood hiện sản xuất “siêu gỗ” tại nhà máy ở Frederick, bang Maryland. Dù thời gian chế tạo giờ chỉ tính bằng giờ thay vì ngày, công ty vẫn cần thời gian để mở rộng quy mô.

Ban đầu, “siêu gỗ” sẽ được dùng cho các ứng dụng ngoài trời như sàn, ốp tường, sau đó là nội thất như tấm ốp, sàn và đồ gia dụng vào năm tới.

“Mọi người hay phàn nàn rằng đồ gỗ dễ hỏng theo thời gian, thường là vì nó cong hoặc gãy ở các khớp nối kim loại”, ông Lau nói. “Superwood có thể thay thế các chi tiết kim loại, thậm chí cả đinh, ốc và vít”.

Trong tương lai, ông Lau tin rằng toàn bộ tòa nhà có thể được xây dựng bằng Superwood, dù điều đó cần thêm thời gian thử nghiệm.

Tương tự nghiên cứu gốc của ông Hu, loại gỗ này được gia cố bằng quy trình hóa học làm thay đổi cấu trúc cellulose và ép nén cực chặt mà không bật trở lại.

“Về lý thuyết, chúng tôi có thể dùng bất kỳ loại gỗ nào”, ông Lau nói. “Trên thực tế, chúng tôi đã thử 19 loại gỗ khác nhau, kể cả tre, và tất cả đều thành công”.

Theo InventWood, “siêu gỗ” bền gấp 20 lần gỗ thường, chống móp gấp 10 lần nhờ cấu trúc rỗng tự nhiên bị nén chặt. Nhờ đó, nó không bị nấm mốc hay côn trùng phá hoại, đồng thời đạt điểm cao nhất trong các bài kiểm tra chống cháy tiêu chuẩn.

“Siêu gỗ” hiện có giá cao hơn gỗ thường và quá trình sản xuất có lượng khí thải carbon lớn hơn, nhưng ông Lau khẳng định so với thép, khí thải thấp hơn 90%.

“Mục tiêu của chúng tôi không phải là rẻ hơn gỗ mà là cạnh tranh trực tiếp với thép khi sản xuất quy mô lớn”, ông nói.

InventWood cho biết các thử nghiệm của họ cho thấy siêu gỗ bền hơn gỗ thông thường tới 20 lần. Ảnh: InventWood.

Xu hướng xây dựng bằng gỗ đang trở lại

Các dạng gỗ kỹ thuật khác đã được sử dụng từ lâu, nhưng InventWood nhấn mạnh rằng đó chỉ là gỗ ghép dán, chứ không phải gỗ biến đổi ở cấp độ phân tử như “siêu gỗ”.

Trong vài năm gần đây, xu hướng xây dựng bằng gỗ đã hồi sinh mạnh mẽ ở Mỹ. Thành phố Milwaukee – nơi có tòa tháp gỗ cao nhất thế giới (Ascent MKE, cao 87 m) – vừa công bố kế hoạch xây dựng tòa tháp gỗ cao 183 m.

Hiện nay, bê tông vẫn là vật liệu xây dựng được sử dụng nhiều nhất, và việc sản xuất bê tông chiếm 7% tổng lượng phát thải CO₂ toàn cầu.

Giáo sư Philip Oldfield, chuyên gia kiến trúc tại Đại học New South Wales (Australia), nhận định: “Gỗ có lợi thế môi trường rõ rệt so với thép và bê tông, vì quá trình sản xuất ít tiêu tốn năng lượng, đồng thời gỗ lưu trữ CO₂ trong cấu trúc sinh học thông qua quang hợp”.

Ông cho biết thêm: “Sản phẩm từ gỗ có thể được xem là hệ thống lưu trữ carbon lâu dài, giúp các thành phố ‘khóa’ khí thải trong các công trình”.

Tuy nhiên, ông Oldfield lưu ý rằng gỗ kỹ thuật hiện nay đã đủ sức cạnh tranh với thép và bê tông – rào cản lớn nhất là ngành xây dựng vốn bảo thủ, chậm thay đổi.

“Để thấy nhiều công trình gỗ hơn, chúng ta cần giáo dục tốt hơn, dự án thử nghiệm và khung pháp lý phù hợp. Nhưng những vật liệu mạnh như siêu gỗ sẽ mở ra khả năng mới cho kiến trúc gỗ hiện đại”, ông nói.

Theo CNN

Huyền Chi