Cộng đồng Kiến trúc & Công nghệ

Gỗ trong suốt : loại vật liệu có thể thay đổi ngành xây dựng?

Trong nhiều thế kỷ, khung cửa sổ và tấm kính vẫn là không thể tách rời. Trong khi cửa sổ gần như không thể thiếu kính, giống như hầu hết các mối quan hệ, vẫn có những trục trặc hoặc những thách thức đáng để giải quyết trong mối tương quan giữa khung gỗ và kính. Kính gần như không thể thay thế trong thế giới các loại cửa sổ vì khả năng tuyệt vời của nó trong việc ngăn hoàn toàn không khí ẩm, không bị ảnh hưởng bởi tia cực tím và cho ánh sáng truyền qua. Tuy nhiên, vì là một nguồn tài nguyên không thể tái tạo, tính bền vững của vật liệu kính thường gây ra nhiều tranh cãi, đặc biệt ở quy mô sử dụng khổng lồ của nó trong ngành kiến ​​trúc hiện nay. Và do đó, có lẽ mối quan hệ của gỗ và kính sẽ không kéo dài mãi mãi.

Tọa lạc ở Đại học British Columbia tại Vancouver, Canada, tòa nhà Brock Commons được thiết kế bởi Acton Ostry Architects là công trình có kết cấu gỗ cao nhất thế giới.

 

Trong lúc các kỹ sư và kiến trúc sư đang liên tục tìm tòi những phương pháp luận mới về thẩm mỹ và cấu trúc của công trình, gỗ thường được coi là câu trả lời cho việc tạo ra các thành phố “xanh” hơn, và ngay bây giờ, thế giới đang chứng kiến ​​một bước ngoặt lớn của vật liệu này. Với những tòa nhà như Brock Commons đang hiện hữu và những tòa nhà khác như tòa tháp 80 tầng Oakwood Timber Tower đang được đề xuất mọc lên giữa đường chân trời của thành phố London, gỗ đang đứng trước cơ hội được chấp nhận là một vật liệu kết cấu phù hợp cho mọi công trình cao tầng – một điều tưởng như phi thực tế cách đây không lâu. Vậy sẽ ra sao nếu cửa sổ chính là mặt trận mới của vật liệu gỗ sau kết cấu công trình?

Và thật không thể tin nổi, các kỹ sư tại đại học Maryland, College Park, đã tạo ra một loại gỗ trong suốt, mà thậm chí còn vững chắc và bền hơn gỗ tự nhiên chưa qua xử lý. Đây là sản phẩm của một quy trình kì diệu gồm 2 bước.

Ảnh trái: những miếng gỗ trước và sau khi xử lý. Ảnh phải: quy trình xử lý hóa học 2 bước được sử dụng để tạo ra gỗ trong suốt.

 

Bước đầu tiên là đun sôi gỗ để loại bỏ mọi dấu vết của lignin về mặt hóa học. Lignin là một chất hữu cơ được tìm thấy trong các mạch dẫn của thực vật. Nó không chỉ tạo nên màu nâu-vàng của gỗ, mà còn là chất kết dính tự nhiên giúp cho gỗ được cứng chắc. Giai đoạn này của quy trình, làm cho hợp chất trở nên giòn và không màu, mất 10 phút cho một mẩu gỗ nhỏ và lên đến 24 tiếng cho toàn bộ một khúc gỗ lớn.

Bước thứ hai nhằm mục đích tái tạo lại độ cứng của gỗ bằng cách bơm epoxy vào các mạch dẫn của nó. Nhân tố gia cường được hấp thụ bởi thành mạch, làm cho gỗ trở nên cực kỳ bền chắc. Trong giới kiến trúc, epoxy cũng không hề mới, nó thường được sử dụng rộng rãi để gia cường cho các vật liệu tổng hợp dùng trong công trình. Bước cuối cùng của quy trình này, được thực hiện để duy trì cấu trúc vi sợi cellulose, mất thêm tầm 1 tiếng đồng hồ nữa.

Gỗ trong suốt ở dạng thành phẩm.

 

Một khi khô lại, sản phẩm cho ra là một loại gỗ cực kỳ bền chắc với một danh sách những đặc tính đáng ghen tị: nó nhẹ hơn bê tông cốt thép, dễ phân hủy sinh học hơn nhựa và có khả năng chịu lực gấp 10 lần gỗ thông thường. Theo tiến sĩ Liangbing Hu của khoa Khoa học và kỹ thuật vật liệu thuộc Đại học Maryland, đây là lần đầu tiên mà các nhà khoa học đã có thể đồng thời duy trì được cấu trúc cốt lõi của gỗ và làm cho nó trong suốt cũng như làm cho nó rắn chắc hơn. Nhưng liệu loại vật liệu này có thể cách mạng hóa những ý tưởng thiết kế công trình hay không? Triển vọng của nó là rất đáng chú ý.

Gỗ đã được sử dụng như một tấm chắn đối với carbon dioxide, hấp thụ lượng CO2 dư thừa trong không khí. Một khi được xử lý theo cách trên, Hu và các đồng nghiệp của ông tiết lộ rằng vật liệu gỗ trong suốt đặc tính thấu quang cao, không chỉ dẫn đến việc tạo ra ánh sáng tán xạ rất đẹp mà còn giữ cho tia sáng phản xạ lại nhiều lần. Họ giả định rằng nếu bạn đặt một miếng gỗ trong suốt trước một tấm pin mặt trời, lượng ánh sáng hấp thụ được sẽ tăng lên và gia tăng hiệu quả lên đến 30% so với bình thường.

Minh họa mô hình của một ngôi nhà nhỏ với tấm gỗ trong suốt trên mái.

 

Trong một nghiên cứu tiếp theo được dẫn đầu bởi Tian Li, nhà khoa học ở Đại học Maryland đã thử nghiệm vật liệu trên bằng cách đặt một tấm gỗ trong suốt lên mái của một ngôi nhà mô hình nhỏ. Họ thấy rằng miếng gỗ trong suốt cho phép ánh sáng đi qua ít hơn một chút nhưng lượng nhiệt đi qua lại ít hơn hẳn so với kính thông thường. Để tạo ra cửa sổ, miếng gỗ được cắt ra từ cây gỗ tự nhiên sao cho những mạch dẫn nước và chất dinh dưỡng có sẵn từ rễ cây vuông góc với bề mặt của cửa sổ. Khi góc chiếu của mặt trời thay đổi trong ngày, những mạch này có thể dẫn ánh sáng mặt trời xuyên qua tấm gỗ theo một cách bất biến đáng kinh ngạc. (Ánh sáng luôn chiếu vào nhà theo 1 hướng cố định, không phụ thuộc vào góc chiếu của mặt trời). “Điều này có nghĩa là chú mèo của bạn sẽ không phải đứng dậy và di chuyển theo những vệt nắng ấm áp mỗi vài phút trôi qua nữa.” Li nói.

Theo các nhà nghiên cứu, làm việc với gỗ trong suốt cũng tương tự như làm việc với gỗ tự nhiên. Tuy nhiên, gỗ trong suốt có đặc tính không thấm nước nhờ thành phần polime của nó. Nó cũng không dễ vỡ như kính vì cấu trúc tế bào bên trong giúp chống lại sự vỡ vụn.

Là một nguồn vật liệu nhẹ có thể tái tạo, gỗ sẽ vẫn giữ được vai trò của nó trong việc tạo ra các tòa nhà và thành phố “xanh” hơn. Trong khi những nhà nghiên cứu ở Đại học Maryland nó rằng loại gỗ này có thể có kích thước bất kỳ, chúng ta vẫn còn 1 chặng đường dài trước khi thấy được một bức tường “kính” được làm hoàn toàn bằng gỗ trong suốt. Những gì chúng ta có thể thấy được là một gợi ý đầy tinh tế về sự phá bỏ mối liên hệ lịch sử giữa gỗ và kính trong ô cửa sổ quen thuộc.

Theo Architizer

Architech.vn biên dịch

Bình luận về bài viết
Đang tải...