Các sinh viên tại Viện Kiến trúc Tiên tiến Catalonia, Tây Ban Nha đã tạo ra một vật liệu tổng hợp bằng đất sét và Hydrogel, có khả năng làm mát nội thất tòa nhà lên đến 6 độ C. Với tên gọi Hydroceramic, vật liệu này dựa vào khả năng của Hydrogel - khả năng hấp thụ nước tới 500 lần trọng lượng chính nó - để tạo ra một cấu trúc tòa nhà có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ.

Cơ chế hoạt động của vật liệu mới - Hydroceramic
“Hydrogel” - Thuật ngữ này đề cập đến một nhóm các chất hấp thụ và giữ lại lượng nước bằng 500 lần trọng lượng của chúng. Về mặt hóa học, Hydrogel là các polymer không hòa tan của hydroxyethyl acrylate, acrylamide, polyethylen và một số thành phần khác.

Ảnh 1: Sự tăng lên kích thước của Hydrogel khi hấp thụ nước (archdaily.com)
Những bức tường sử dụng Hydrogel hoạt động bằng cách phát tán hơi nước trên một bề mặt có diện tích lớn. Lấy giả thuyết về nhiệt lượng để nước bay hơi, các nhà nghiên cứu đã tính toán mức nhiệt độ và độ ẩm thoải mái của tòa nhà để tùy chỉnh lượng Hydrogel trong gạch. Khi bên ngoài nóng hơn bên trong công trình, những bức tường Hydroceramic sẽ phản ứng lại giúp giảm nhiệt độ trong phòng một cách tự nhiên. 

Sau những thí nghiệm được lập ra để kiểm tra tác dụng của Hydrogel, các sinh viên tiếp tục thí nghiệm để xác định vật liệu tốt nhất để chứa chất này là gì. Đất sét, nhôm và acrylic đã được thử nghiệm và các sinh viên xác định rằng tính chất xốp của đất sét khiến nó trở thành vật liệu hiệu quả nhất. 

Ảnh 4: Mô hình ban đầu thể hiện mặt cắt lớp cấu tạo của vật liệu (materiability.com)

Từ mô hình ban đầu, các sinh viên tiếp tục cải tiến, tạo nên một mô hình mới với cấu tạo vật liệu đơn giản hơn. Và nhờ sự giúp đỡ của công nghệ in 3D, một cấu trúc mới được hình thành mà vẫn giữ nguyên tác dụng điều chỉnh nhiệt độ.

Theo tính toán, tòa nhà sử dụng Hydroceramic có nhiệt độ thấp hơn 6 độ, độ ẩm cao hơn 15%, do đó tiết kiệm tới 28% tổng mức tiêu thụ điện so với những tòa nhà tương tự không sử dụng vật liệu này. Vật liệu này cũng có thể được sử dụng như một công nghệ xây dựng thay thế chi phí thấp vì cả đất sét và Hydrogel đều là vật liệu không tốn kém. Những thí nghiệm tiếp theo đã cho thấy vật liệu này có thể áp dụng với những bề mặt cong. Sự linh hoạt này mở ra khả năng áp dụng rộng rãi trong các công trình kiến trúc, đặc biệt là các công trình kiến trúc có thiết kế phức tạp.

Hydroceramic – một sản phẩm tiêu biểu của các vật liệu “thông minh” đang góp phần làm thay đổi hành vi kiến trúc. Cùng sự góp mặt của vật liệu này, một toà nhà có thể tự điều chỉnh, thích nghi với môi trường bên ngoài, “trở thành vật sống, liên kết với tự nhiên”. Tuy nhiên, có một vấn đề khiến giới chuyên môn vẫn đặt nghi vấn là vỏ gốm / đất sét có thể chịu được độ ẩm trong bao lâu mà không ảnh hưởng đến kết cấu cũng như độ bền của công trình? Hãy cùng chờ đợi câu trả lời từ những nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi sẽ cập nhật những tin tức mới nhất về vật liệu thông minh này tại Prime.vn.

Tổng hợp bởi Nguyễn T. Mai Hồng - Marketing Truyền Thông - Prime Group

Thêm thông tin các bài viết khác tại đây: