HOÀNG XUÂN PHƯƠNG -
Để tránh những tai nạn về đêm trên các xa lộ cũng như ở các đoạn đường vắng, sau chín năm miệt mài, một nhóm các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo loại bê tông tự phát sáng về đêm sau khi đã hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời và bức xạ ban ngày. Thời gian tự chiếu sáng kéo dài đến 12 giờ đồng hồ và người ta dự kiến cũng sẽ đem loại bê tông làm bằng xi măng phát sáng này vào các công trình xây dựng.
Xi măng tự phát sáng
Loại xi măng này có khả năng phát ra hai loại ánh sáng màu xanh da trời và màu xanh lá cây với cường độ mạnh hay yếu tùy vào thiết kế cấu trúc con đường hay ngôi nhà hoặc căn phòng. Người đứng đầu nhóm nghiên cứu, tiến sĩ José Carlos Rubio từ Đại học Universidad Michoacana tại San Nicolas ở Hidalgo thuộc Mexico, cho biết với việc đưa được tác nhân phát sáng vào trong cấu trúc bê tông, khả năng tự phát sáng của vật liệu mới có thể kéo dài cả trăm năm, khác với các lớp sơn phát sáng sẽ bị phong hóa chỉ sau vài ba năm sử dụng.
Vào ban ngày, chất liệu xi măng tạo thành bê tông hấp thu bất cứ bức xạ ánh sáng nào, từ tia cực tím của mặt trời đến ánh sáng của các ngọn đèn và rồi sử dụng các nguồn năng lượng này để tự chiếu sáng vào ban đêm. Điều này đồng nghĩa với việc vừa tiết kiệm một lượng rất lớn điện năng, vừa mang lại sự an toàn cho người đi đường cùng vẻ đẹp cho kiến trúc, và trên hết đây là một phát minh thân thiện với môi trường.
Các nhà phân tích cho rằng với việc đưa loại xi măng tự phát sáng, hệ thống chiếu sáng đô thị có thể có nhiều thay đổi.
Năm 2014, để tưởng niệm danh họa Van Gogh, kiến trúc sư Daan Roosegaarde tại Hà Lan đã tạo nên tác phẩm “Đêm đầy sao” (The Starry Night) với con đường uốn cong ngoạn mục được bố cục bởi những viên gạch chiếu sáng nhờ vào lớp sơn phát quang, và rồi phát triển thành một loạt những con đường thông minh. Nhưng công trình nghiên cứu của José Carlos Rubio và trường Đại học Michoacana ở Mexico là một phát minh hoàn toàn mới, một loại xi măng để đúc thành các cấu trúc bê tông cho bất kỳ công trình xây dựng nào, từ đường sá, cầu cống đến các vỉa hè, tòa nhà hay trang trí bên trong nội thất.
Tiến sĩ Rubio cho biết khi bắt đầu nghiên cứu, ông đã không thể tìm thấy một giải pháp nào. Các con đường hàng ngày vẫn hấp thụ năng lượng, nhưng các hạt xi măng kết tinh không cho phép bất kỳ tia sáng nào xuyên ra khỏi cấu trúc bê tông, ngược lại tạo nên bức xạ làm cho không khí trở nên oi bức cho tới khuya. Điều này đã làm cho nhóm nghiên cứu nghĩ đến phải thay đổi chính cấu trúc các hạt xi măng tạo nên khối bê tông, thay vì chỉ đưa vào đó những chất phụ gia phát quang tạm thời.
Nguyên lý hình thành khả năng tự phát sáng
Tờ Scientific American sơ lược nguyên lý phát minh xi măng tự sáng của nhóm nghiên cứu như sau: với việc sử dụng một số phụ gia đưa vào thành phần xi măng truyền thống vẫn dùng để xây dựng từ trước đến nay, các nhà khoa học đã có thể ngăn chặn việc các vật liệu tạo với nhau thành các tinh thể kết tinh, trái lại tiếp tục duy trì tình trạng ninh kết ở thể gel, tức thể không kết tinh tương tự như thủy tinh và điều này cho phép ánh sáng tạo ra bởi nguồn năng lượng ban ngày thoát ra khỏi khối bê tông vào ban đêm dưới dạng ánh sáng. Và một khi họ thay đổi tỷ lệ chất phụ gia, họ thay đổi cả cường độ chiếu sáng lẫn màu sắc của ánh sáng.
Trên thế giới, lượng xi măng sản xuất trong năm 2015 lên tới 4 tỉ tấn. Từ sự thành công của dự án Mexico, tiến sĩ Rubio cho rằng một sự thay đổi nhỏ để biến một tỷ lệ vật liệu xây dựng hiện nay thành xi măng phát sáng là điều rất có ý nghĩa. Ở đây ý nghĩa về môi trường rất quan trọng khi việc sản xuất loại xi măng này chỉ là một phản ứng tức thời gây sủi bọt giữa các thành phần vật liệu đá, cát và đất sét kèm theo một ít phụ gia dưới dạng bụi đất, và chất thải duy nhất trong quá trình ninh kết xi măng thành bê tông chỉ là hơi nước. Trong khi đó tại London, Quỹ Newton thuộc Viện Hàn lâm kỹ thuật hoàng gia cũng nhắm tới đầu tư một dự án tương tự tại Anh quốc.
Trên thực tế loại xi măng không kết tinh có mức hấp thụ năng lượng còn tốt hơn loại xi măng bình thường, và từ đó cũng phát ra nguồn sáng mạnh hơn. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã phải mất chín năm để có thể tạo nên những công thức cho việc sản xuất loại xi măng tự phát sáng. Theo tạp chí Investigacion y Desarrollo, loại vật liệu này bắt đầu đưa vào thị trường để cho các nhà thiết kế xây dựng những công trình khác nhau, ngoài dự án con đường như đã dự kiến. Việc tạo ra loại nguồn sáng dịu rất có ý nghĩa đối với những người lái xe trên các xa lộ và lẽ dĩ nhiên thật tuyệt vời cho những người đi trên làn xe hai bánh.
Theo nhà nghiên cứu Carmen Andrade tại Viện Khoa học xây dựng thuộc Hội đồng Nghiên cứu quốc gia Tây Ban Nha tại Madrid, việc đưa loại xi măng phát sáng này vào các công trình xây dựng rất có ý nghĩa, nhất là đối với những vùng, những nước còn thiếu nguồn điện để chiếu sáng. Tuy nhiên phải luôn chú ý đến độ bền vững của chất liệu trong điều kiện tự nhiên, vì bản chất xi măng là một chất kiềm dễ tái kết tinh thành các tinh thể. Và đây chính là điều mà nhóm nghiên cứu tiếp tục theo dõi trong các năm tới, cùng phát triển các ứng dụng khác từ nguyên lý vật liệu phát sáng này.
