Thứ Hai ngày 08/8/2022 Nhiệt liệt chào mừng Ngày Khoa học và Công nghệ Việt Nam 18-5: "Khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo – Đẩy nhanh quá trình phục hồi, phát triển kinh tế - xã hội" Cấu trúc Cổng Đăng nhập
Tin tức - Sự kiện: Tin thế giới
Cập nhật: Thứ Sáu, ngày 01/7/2022

Dùng thủy tinh tái chế thay thế cát trong bê tông in 3D
Với tốc độ xây dựng chóng mặt, thế giới đang cạn kiệt cát sông hồ. Để góp phần giải quyết vấn đề này, TS. Trần Phương (Đại học RMIT, Úc) và các cộng sự đã phát triển một công nghệ in bê tông 3D bằng thủy tinh tái chế có khả năng thay thế 50% cát tự nhiên.
TS. Trần Phương (trái) đứng cạnh "Bức tường Boomerang", một biểu tượng của nước Úc, được làm bằng bê tông in 3D. Bề mặt của tường có thể thiết kế và in với các hoạ tiết khác nhau, không nhất thiết là một mặt phẳng. Ảnh: RMIT
Đổi “công thức” trộn vật liệu
 
Trong vòng 10 năm trở lại đây, bê tông in 3D đã nhen nhóm một cuộc cách mạng mới trong kiến trúc và xây dựng. Công nghệ mới này có thể tạo ra một loạt cấu trúc hình thể khác nhau mà phương pháp đúc bê tông khuôn truyền thống khó lòng làm được, từ đó tạo ra các công trình với chi phí thấp hơn và tiết kiệm thời gian hơn.
 
Tùy vào hỗn hợp được sử dụng, một ngôi nhà in bê tông 3D có thể tồn tại lên tới 100 năm như những ngôi nhà được làm bằng bê tông khối. Nhà in 3D cũng thúc đẩy sự sáng tạo và tự do trong thiết kế. Ở nhiều nơi như Dubai, người ta đã công bố đến năm 2025, khoảng 25% số tòa nhà mới trong thành phố sẽ được thực hiện bằng máy in 3D.
 
Tuy nhiên, vấn đề của bê tông là chúng có tác động môi trường đáng kể. Không kể đến xi măng, loại vật liệu quan trọng của bê tông mà ngành công nghiệp sản xuất ra nó đang chịu trách nhiệm cho khoảng 8-9% lượng khí thải CO2 nhân tạo toàn cầu, một lượng lớn cát tự nhiên cũng đang ngày đêm bị khai thác hợp pháp và bất hợp pháp từ các bãi bồi ven sông để đáp ứng nhu cầu bê tông khổng lồ của thế giới.
 
TS. Trần Phương tại Khoa Kỹ thuật của Đại học RMIT, Melbourne, Úc nói rằng nhóm nghiên cứu của anh muốn giảm lượng cát tự nhiên trong bê tông bằng một vật liệu tái chế có tính chất và thành phần tương tự là thủy tinh tái chế để tăng tính ‘xanh’ cho công nghệ.
 
Vì thủy tinh cũng làm từ cát nên họ đã nghiền nhỏ các mảnh thủy tinh vứt đi như gương, kính, chai lọ… đến kích cỡ nhỏ như sợi tóc để trộn vào bê tông. Điều này thoạt nghe có vẻ đơn giản nhưng nút thắt ở đây là làm sao đổi công thức phối trộn mà vẫn khiến bê tông in ra trơn tru và không bị thay đổi cấu trúc.
 
Để làm được điều đó, họ đã phải thay đổi các hóa chất nền để đảm bảo tính dẻo của hỗn hợp khiến chúng có thể đi qua được các đầu in 3D mà không bị đứt quãng. Kích cỡ của hạt thủy tinh cũng đóng vai trò rất quan trọng. TS. Phương nói rằng nếu hạt thủy tinh quá lớn sẽ ảnh hưởng đến sự đồng nhất của vật liệu, tạo ra các phản ứng hóa học phụ trong quá trình trộn, về lâu dài sẽ sinh ra các vết nứt trong xi măng làm bê tông kém đi, nhưng nếu chúng quá nhỏ thì sẽ tốn rất nhiều năng lượng để mài giũa đến kích cỡ mịn như cát. Do vậy, nhóm của anh đã khảo sát để tìm ra khoảng tối ưu “không quá nhỏ, cũng không quá lớn” cho các hạt vật liệu thay thế.
 
Hiện nay, bê tông in 3D chưa thể loại bỏ cát hoàn toàn, do vậy một trong những mục tiêu quan trọng là xem xét mức thay thế cát bằng thuỷ tinh lớn nhất có thể mà không gây ảnh hưởng lớn tới cấu trúc in 3D. Họ phát hiện ra con số có thể lên tới 50%, tiết kiệm gần một nửa lượng cát phải dùng so với việc in 3D theo cách thông thường.
 
Khi bổ sung thủy tinh nhiều như vậy, các tác giả còn khám phá ra những mối tương quan thú vị giữa đặc tính cơ học và cấu trúc vi mô của vật liệu Chẳng hạn, nếu in bê tông 3D theo hướng song song với dầm thì sự có mặt của các hạt thủy tinh có thể làm giảm độ bền uốn của bê tông từ 8% đến 20%, nhưng nếu in vuông góc thì lại làm tăng độ bền uốn từ 25% đến 33%.
 
Nghiên cứu sinh Junli Liu, đồng tác giả của bài báo nghiên cứu đăng trên tạp chí Construction and Building Materials nói rằng việc sử dụng thủy tinh tái chế có thể giúp ngành xây dựng giảm phụ thuộc vào cát, đồng thời giúp giải quyết vấn đề rác thải thủy tinh đang chiếm không gian tại các bãi chôn lấp. Về bản chất, thủy tinh có thể tái chế hàng chục lần, nhưng mới chỉ có 21% thủy tinh trên thế giới được đem vào xử lý.
 
Khi nói đến việc thu gom và tái chế, điều quan trọng là tìm được ứng dụng đầu ra đủ lớn và hấp dẫn cho những sản phẩm tái chế. Các nghiên cứu của TS. Phương chứng minh rằng hoàn toàn có thể dùng thủy tinh tái chế làm bê tông in 3D chịu lực - một ngành công nghiệp mới đang hứa hẹn nhiều tiềm năng.
 
Tòa nhà in 3D ở Đức | Nguồn: PERI
Tòa nhà in 3D ở Đức. Ảnh: PERI
 
Ở Úc, nhóm của anh đã được một số doanh nghiệp địa phương đặt vấn đề trong việc xây dựng các ngôi nhà in 3D cho công nhân hoặc những người đi làm mùa vụ vốn dành thời gian chủ yếu trên công trường và cần những căn nhà tiện nghi, đơn giản, nhanh chóng. TS. Phương lý giải rằng, trước kia điều này là hiếm gặp, nhưng do nhận thức của xã hội nay đã khác, cộng thêm Chính phủ Úc có các chương trình phát triển công nghệ 4.0 với trọng tâm về sản xuất tiên tiến và tăng tính bền vững nên các doanh nghiệp có thêm nhiều động lực để tiếp cận.
 
Trên toàn thế giới, các doanh nghiệp đang có một sự hứng thú nhất định với những vật liệu thay thế. Tại Mỹ, không chỉ những công ty đổi mới sáng tạo quan tâm đến tái chế thủy tinh vào bê tông mà cả những doanh nghiệp sản xuất vật liệu bê tông truyền thống cũng đã bắt đầu rục rịch. Dù đây là sản phẩm cạnh tranh trực tiếp với những sản phẩm hiện tại của họ nhưng một số công ty vẫn đang âm thầm xây dựng những đội ngũ nghiên cứu nội bộ của riêng mình để bắt kịp xu hướng mới.
 
Khơi gợi những hợp tác về in 3D
 
Trong một nghiên cứu khác công bố trên tạp chí Automation in Construction đầu năm nay, các nhà khoa học của Đại học RMIT (Úc), Đại học HUTECH (Việt Nam) và Viện Công nghệ Guwahati (Ấn Độ) đã đề xuất các cấu trúc in 3D bằng nhựa lấy cảm hứng từ cấu trúc vi mô của xương để thay thế cho thép trong dầm bê tông. Nó có khả năng chịu lực mạnh hơn bốn lần và chống nứt cao hơn so với các mẫu bê tông được đúc bằng khuôn không có bất kỳ gia cố nào. Vì không sử dụng thép, bê tông cốt nhựa có khả năng khắc phục được một số điểm yếu của bê tông cốt thép như nặng và rỉ sét.
 
Tương tự như ý tưởng sử dụng thủy tinh tái chế trong bê tông, TS. Trần Phương cho biết việc sử dụng nhựa làm dầm trong bê tông cũng góp phần giải quyết những vấn đề rác thải nhựa hiện nay khi mới chỉ có khoảng 10 - 15% rác nhựa ở Việt Nam được thu gom tái chế. Anh tin rằng nếu có thể biến những rác thải này thành vật liệu xây dựng hữu ích một cách sáng tạo thông qua công nghệ in 3D thì sẽ có rất nhiều cánh cửa cơ hội mới được mở ra tại Việt Nam.
 
Cũng giống như Úc, Việt Nam đang đặt ra chiến lược phát triển công nghệ 4.0 trong đó có in 3D và robot. Mặc dù những nghiên cứu trong địa hạt này còn khá mới mẻ nhưng một số trường đại học hàng đầu trong nước và các đơn vị liên quan tới xây dựng, kiến trúc và công nghệ đã bắt đầu quan tâm xem xét. Là một nhà nghiên cứu đang làm việc tại Úc, TS. Phương hy vọng mình có thể trở thành cầu nối liên kết các bên để triển khai một số dự án chung về các công nghệ vật liệu tiên tiến cho tương lai.
 
Cuối năm ngoái, anh đã bắt đầu tham gia vào Dự án Hợp tác Đổi mới Giáo dục Đại học (PHER) của USAID kéo dài 5 năm với ngân sách 14,2 triệu USD nhằm hiện đại hoá ba đại học hàng đầu của Việt Nam là Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh và Đại học Đà Nẵng. “Trong khuôn khổ chương trình này, tôi muốn đưa một phần về công nghệ vật liệu mới vào để phần nào đó khơi gợi hoặc mở rộng sự quan tâm của mọi người về công nghệ in 3D”, TS. Phương bộc lộ.
 
Nhà bê tông in 3D thường được dùng khi nào?
 
• Xây nhà thấp tầng: Giống như ngành công nghiệp sản xuất ô tô, người ta có thể dùng công nghệ in 3D khi muốn xây một loạt nhà thấp tầng, giống nhau, cùng kích cỡ, cùng thiết kế, khuôn mẫu. Những căn nhà này có thể góp phần giải quyết về nhu cầu nhà ở cho người thu nhập thấp hoặc cho những người làm việc mùa vụ.
 
• Cho các công trình ở nơi xa xôi, không dễ tiếp cận với nhân lực và vật liệu xây dựng: Các thiết bị, máy móc để xây nhà in 3D có thể gói gọn trong một container xe tải lớn để chở đến những vùng xa xôi, sau đó lắp ráp thành máy in 3D và được một vài người điều khiển để in tại chỗ. Nhà in 3D có thể giảm khối lượng vật liệu lớn như cốp pha hay xi măng dư thừa, đồng thời đáp ứng được tình trạng thiếu hụt thợ xây có tay nghề ở các vùng hẻo lánh.
 
• Tại những nơi hạn chế nguồn nước: Các nhà nghiên cứu ở Mỹ và châu Âu đã khởi động những dự án xem xét việc xây nhà trên Mặt trăng, sao Hỏa hay hoang mạc, và nhận ra công nghệ in 3D là phương án duy nhất triển khai được hiệu quả. So với phương pháp đổ bê tông truyền thống, bê tông in 3D cần rất ít nước và sử dụng một số hóa chất giúp bê tông cứng lại nhanh chóng ngay sau khi in ra.
https://khoahocphattrien.vn/
Tin, bài cùng lĩnh vực
Tăng cường sự an toàn của các phương tiện tự hành trong các tình huống quan trọng (08/8/2022)
Các tế bào kiểm soát cơn đói ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của não (05/8/2022)
Công cụ mới trên điện thoại thông minh có thể phát hiện virus Zika qua mẫu máu (05/8/2022)
Các nhà khoa học thêm bản sao thứ hai của gen giúp năng suất lúa tăng 40% (05/8/2022)
AI dự đoán được hình dạng của mọi loại protein đã biết (04/8/2022)
Hút thuốc và thuốc lá điện tử tăng nguy cơ mắc các biến chứng COVID-19 nghiêm trọng (03/8/2022)
Rượu làm tăng tốc độ lão hóa sinh học (03/8/2022)
Chiết xuất trà xanh thúc đẩy sức khỏe đường ruột, giảm lượng đường trong máu (03/8/2022)
Rong biển đóng vai trò trong việc tạo ra quần áo để nhuộm (02/8/2022)
Nghiên cứu về tác động của nồng độ chì trong đất đến cà chua (02/8/2022)
Nguyên mẫu hàu thuần chay đầu tiên trên thế giới (02/8/2022)
Thực vật biết tự sản xuất thuốc giảm đau lúc khẩn cấp (02/8/2022)
Liệu pháp gen làm giảm nguy cơ chảy máu ở bệnh nhân máu khó đông (02/8/2022)
Các liên kết biến thể gen gây ra hội chứng ống cổ tay và ngón tay (01/8/2022)
Các nhà khoa học xác định gen quan trọng được “bật” trong hầu hết các loại ung thư (01/8/2022)
Các phương pháp điều trị mới cho bệnh lao (29/7/2022)
Cảm biến sinh học theo dõi tình trạng sức khỏe qua mồ hôi (29/7/2022)
Kháng thể của mẹ có thể bảo vệ trẻ sơ sinh khỏi cytomegalovirus (29/7/2022)
Nghiên cứu cho biết nhu cầu về nước là mối đe dọa hàng đầu đối với an ninh lương thực trong tương lai (27/7/2022)
Tiêu chuẩn chất lượng đất giúp cây trồng chống chọi với sự tăng nhiệt do biến đổi khí hậu (27/7/2022)
Kỹ thuật sinh thiết lỏng phát hiện ung thư trong máu (26/7/2022)
Thuốc điều trị ung thư kích hoạt sự hồi phục đáng kể sau chấn thương tủy sống ở chuột (26/7/2022)
Kết hợp hạt nano và vắc xin để điều trị khối u ác tính (25/7/2022)
Robot học các công việc gia đình bằng cách quan sát con người (25/7/2022)
Thiết bị giúp bệnh nhân bị liệt giao tiếp bằng ý nghĩ (25/7/2022)
Nhiễm Covid làm tăng nguy cơ bị chẩn đoán bệnh tiểu đường (25/7/2022)
Liệu pháp gen làm giảm nguy cơ chảy máu ở bệnh nhân máu khó đông (25/7/2022)
"Vắc xin tự tăng cường" có thể chứa nhiều liều thuốc vào một mũi tiêm (25/7/2022)
Hóc môn noradrenaline đánh thức não 100 lần 1 đêm để hình thành trí nhớ (25/7/2022)
Chiết xuất các hoạt chất sinh học có giá trị cao từ dầu tảo đơn bào bằng phương pháp đơn giản (22/7/2022)
Xác định cơ chế tạo nên sự phát triển của quả và hạt ở cây có hoa (22/7/2022)
Pin nhiên liệu PEM lấy cảm hứng sinh học mới với miếng bọt biển graphene (22/7/2022)
Pin mặt trời có độ trong suốt cao với tấm nguyên tử 2D (21/7/2022)
Phát hiện bệnh Parkinson nhờ AI (21/7/2022)
Sử dụng rong biển để sản xuất vật liệu cách âm thân thiện với môi trường (21/7/2022)
Bộ lọc giá rẻ sử dụng chất thải thực vật để loại bỏ kim loại nặng khỏi nước (19/7/2022)
Hệ thống chiếu sáng nhà kính mới trợ giúp nhu cầu khẩn cấp của các nhà nghiên cứu về tốc độ (18/7/2022)
Điều khiển hơi thở để vận hành “nhà thông minh” (18/7/2022)
Vật liệu biohybrid có thể thay thế và phục hồi sụn tổn thương (18/7/2022)
Nghiên cứu giúp cây trồng chống lại sự xâm nhập của nấm (15/7/2022)
Nghiên cứu mới có thể trao cho người trồng chìa khóa của sự thụ phấn (15/7/2022)
Biến đổi khí hậu khiến cây trồng dễ nhiễm bệnh hơn (15/7/2022)
Diễn đàn mở EuroScience 2022 (15/7/2022)
Các loài vi sinh vật được tuyển chọn trong môi trường đất theo nhu cầu của hệ sinh thái (14/7/2022)
Sản xuất đạm thực vật từ nấm lên men (12/7/2022)
Một thiết kế mới về đa dạng hóa cây trồng bền vững (12/7/2022)
Thịt “chay” làm từ thực vật là khoản đầu tư tốt nhất cho khí hậu (11/7/2022)
Các loài vi sinh vật được tuyển chọn trong môi trường đất theo nhu cầu của hệ sinh thái (08/7/2022)
Nghiên cứu phương pháp điều trị bệnh điếc bằng thuốc tiêm (08/7/2022)
Thiết bị đeo hỗ trợ những người mắc bệnh di truyền hiếm gặp đột biến mất chức năng (PIEZO2-LOF) (08/7/2022)
Tải ứng dụng Khai báo y tế toàn dân NCOV
Ứng dụng trên IOS Ứng dụng trên Android
Hướng dẫn quy trình hỗ trợ ứng dụng, nhân rộng các kết quả khoa học và công nghệ trên địa bàn tỉnh Quảng Trị năm 2022

Về việc phối hợp thực hiện Đề án: "Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp giai đoạn 2021-2025, định hướng đến năm 2030 trên địa bàn tỉnh Quảng Trị"

Thông báo về việc triển khai dịch vụ công trực tuyến mức độ 3, mức độ 4 trong thực hiện thủ tục hành chính thuộc thẩm quyền giải quyết của Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị

Thông báo về việc đăng ký đề xuất nhiệm vụ, đặt hàng nhiệm vụ KHCN cấp tỉnh, bắt đầu thực hiện năm 2022

Ứng dụng KH&CN trong nhân giống và trồng cây Vanilla trong nhà lưới theo hướng VietGap tại huyện Hướng Hóa
Thống kê truy cập
Số người online 873
Hôm nay 4.525
Hôm qua 6.470
Tất cả 6.126.393
© CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUẢNG TRỊ
Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị
Chịu trách nhiệm: Trần Ngọc Lân, Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ. Địa chỉ: 204 Hùng Vương, Đông Hà; ĐT: 0233.3550 382.
Thiết kế và xây dựng: Trung tâm Nghiên cứu, Ứng dụng và Thông tin KH&CN. Ghi rõ nguồn Dostquangtri khi sử dụng thông tin từ website này!