Ảnh minh họa
Một công ty công nghệ vật liệu của Mỹ vừa thương mại hóa thành công một loại gỗ kỹ thuật mới có tên Superwood, được giới thiệu là có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao gấp khoảng 10 lần thép, trong khi nhẹ hơn tới 6 lần. Nhà phát triển kỳ vọng vật liệu này có thể mở rộng ứng dụng từ nội thất đến xây dựng, trở thành đối thủ cạnh tranh với thép trong tương lai.
Superwood được phát triển bởi InventWood, doanh nghiệp do nhà khoa học vật liệu Liangbing Hu đồng sáng lập. Ông Hu bắt đầu nghiên cứu cải tiến gỗ từ hơn một thập kỷ trước khi làm việc tại Trung tâm Đổi mới Vật liệu thuộc Đại học Maryland, với mục tiêu tạo ra vật liệu có độ bền cao hơn bằng cách tận dụng cellulose – thành phần chính tạo nên cấu trúc của sợi thực vật.
Bước đột phá đầu tiên được công bố vào năm 2017. Khi đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển quy trình xử lý hóa học giúp tăng cường cấu trúc cellulose của gỗ tự nhiên. Gỗ được ngâm trong dung dịch hóa học, sau đó ép nóng để phá vỡ cấu trúc tế bào xốp và làm vật liệu trở nên đặc hơn đáng kể. Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, vật liệu thu được có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng vượt nhiều kim loại và hợp kim kết cấu.
Sau nhiều năm tiếp tục hoàn thiện công nghệ và đăng ký hơn 140 bằng sáng chế, InventWood đã chính thức đưa Superwood ra thị trường.
Theo Alex Lau, Giám đốc điều hành InventWood, về bản chất hóa học, Superwood vẫn là gỗ, nhưng sở hữu các đặc tính cơ học vượt trội. Ông cho biết vật liệu này có thể giúp giảm đáng kể trọng lượng công trình, từ đó cải thiện khả năng chống động đất, giảm tải trọng lên nền móng và rút ngắn thời gian thi công.
"Về hình thức và cảm quan, nó vẫn giống gỗ thông thường, nhưng trong hầu hết các thử nghiệm, độ bền và hiệu suất đều vượt trội hơn nhiều", ông Lau cho biết.
Hiện InventWood đang sản xuất Superwood tại nhà máy ở Frederick (bang Maryland, Mỹ). Thời gian sản xuất đã được rút ngắn từ nhiều ngày xuống còn vài giờ, song doanh nghiệp thừa nhận việc mở rộng quy mô sản xuất vẫn cần thêm thời gian.
Trong giai đoạn đầu, công ty dự kiến tập trung vào các sản phẩm ngoại thất như ván sàn và tấm ốp. Sau đó, Superwood sẽ được ứng dụng trong nội thất, bao gồm sàn nhà, tấm ốp tường và đồ nội thất gia đình.
Theo InventWood, Superwood có độ bền cao gấp khoảng 20 lần gỗ tự nhiên thông thường và khả năng chống móp méo cao gấp 10 lần nhờ cấu trúc tế bào được nén đặc. Quá trình xử lý cũng giúp vật liệu có khả năng chống nấm mốc, côn trùng và đạt mức đánh giá cao nhất trong các thử nghiệm tiêu chuẩn về khả năng chống cháy.
Ông Lau cho biết công nghệ này có thể áp dụng cho nhiều loại gỗ khác nhau. Công ty đã thử nghiệm thành công trên 19 loại gỗ cùng với tre và đều thu được kết quả tích cực.
Trong dài hạn, InventWood kỳ vọng Superwood có thể thay thế một số chi tiết kim loại trong đồ nội thất như khớp nối, ốc vít và phụ kiện chịu lực. Xa hơn, doanh nghiệp hướng tới khả năng sử dụng vật liệu này để xây dựng toàn bộ công trình, dù mục tiêu đó vẫn cần thêm nhiều thử nghiệm và đánh giá.
Về chi phí, Superwood hiện vẫn đắt hơn gỗ thông thường và quy trình sản xuất cũng tạo ra lượng phát thải carbon cao hơn gỗ tự nhiên. Tuy nhiên, InventWood cho biết lượng phát thải trong quá trình sản xuất thấp hơn khoảng 90% so với thép. Mục tiêu của công ty không phải cạnh tranh về giá với gỗ truyền thống mà hướng tới cạnh tranh trực tiếp với thép khi quy mô sản xuất đủ lớn.
Sự xuất hiện của Superwood diễn ra trong bối cảnh vật liệu gỗ đang ngày càng được quan tâm trong ngành xây dựng. Những năm gần đây, nhiều công trình cao tầng bằng gỗ đã được triển khai trên thế giới. Tại thành phố Milwaukee (Mỹ), tòa tháp Ascent MKE cao 87 m hiện được xem là một trong những công trình gỗ cao nhất thế giới, trong khi địa phương này cũng đã công bố kế hoạch xây dựng một tòa tháp gỗ mới cao khoảng 183 m.
Các chuyên gia cho rằng gỗ mang lại nhiều lợi ích về môi trường so với thép và bê tông nhờ quy trình sản xuất ít tiêu tốn năng lượng hơn, đồng thời có khả năng lưu trữ carbon trong suốt vòng đời sử dụng.
Tuy nhiên, theo Philip Oldfield, Giáo sư Kiến trúc và Trưởng khoa Môi trường Xây dựng tại Đại học New South Wales (Úc), rào cản lớn nhất đối với việc mở rộng xây dựng bằng gỗ hiện nay không nằm ở độ bền vật liệu. Ông nhận định ngành xây dựng vẫn khá thận trọng với các công nghệ mới, trong khi các sản phẩm gỗ kỹ thuật hiện có đã đủ khả năng cạnh tranh với thép và bê tông trong nhiều ứng dụng.
Dù vậy, ông cho rằng các vật liệu mới như Superwood có thể giúp kiến trúc sư thiết kế các kết cấu có nhịp lớn hơn, nâng cao độ bền của các chi tiết hoàn thiện bằng gỗ và góp phần thúc đẩy việc sử dụng gỗ trong xây dựng trong tương lai.
