5 vật liệu mới thay thế thép đáng mong đợi trong tương lai

Top 5 vật liệu mới thay thế thép được đánh giá cao

Dưới đây là top 5 vật liệu mới thay thế thép hứa hẹn sẽ mang đến những bứt phá trong lĩnh vực sản xuất và xây dựng trong tương lai:

Chất dẻo phức hợp nano

Công nghệ nano được xem là một trong những bước tiến làm thay đổi nhiều lĩnh vực. Trong đó, đối với lĩnh vực xây dựng hay sản xuất ô tô, chất dẻo phức hợp nano được nhận định sẽ là “thế thân” hoàn hảo cho các loại thép truyền thống, từ đó giúp tối ưu quá trình sử dụng của loại vật liệu này trong các ngành công nghiệp.

Thép nano có cường độ và tính dẻo tương đương với thép thông thường, song có một điểm đặc biệt là dễ gia công hơn và đồng thời có khả năng chống tĩnh điện, cản tia tử ngoại tốt. Hơn nữa, đây được đánh giá là một loại vật liệu chịu được sức nén và sức ép rất mạnh mẽ, tuy có khối lượng nhẹ hơn nhưng vẫn đảm bảo độ chắc chắn và an toàn khi sử dụng.

Về quá trình sản xuất, loại thép mới này được chế tác theo cách đang thực hiện với thép truyền thống, song không cần sử dụng công nghệ hàn hay gia công cơ khí đặc biệt. Điều này giúp tiết kiệm một cách đáng kể nhiên liệu, chi phí cũng như công sức trong quá trình cho “ra lò” loại vật liệu này.

Sợi carbon fiber

Sợi carbon fiber đang là loại vật liệu chuyên dụng rất được ưa chuộng trên thị trường thế giới, phục vụ cho các nhu cầu gia cố kết cấu và cải tạo công trình. Đây có thể nói là một trong những vật liệu mới thay thế thép hứa hẹn nhất cho tương lai của ngành xây dựng.

Một sợi tổng hợp bao gồm các nguyên tử carbon dài và mỏng kết dính với nhau thành mạng tinh thể. Tuy về mặt cấu tạo, mỗi sợi mỏng hơn một sợi tóc người và có khối lượng nhẹ hơn thép nhưng lại mạnh hơn 5 lần và cứng gấp 2 lần so với vật liệu xây dựng phổ biến này. Ngoài ra, khả năng chống ăn mòn của loại vật liệu này cũng rất cao, giúp công trình hoạt động và sử dụng tốt trong mọi điều kiện và môi trường, kể cả những nơi tồn tại hóa chất có khả năng ăn mòn cao.

Không chỉ được ứng dụng trong việc gia cố kết cấu, vật liệu carbon fiber còn được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các chi tiết cần độ mảnh và chịu lực cao hoặc tạo ra các chi tiết kiến trúc vượt nhịp lớn. Khác với thép, thi công bằng loại vật liệu này không đòi hỏi phải đập phá và lắp đặt vật liệu lên kết cấu công trình, do đó đem lại sự dễ dàng hơn trong thi công.

Thanh polymer cốt sợi

Vật liệu thanh polymer cốt sợi (PCS) sở hữu tính năng chịu kéo cao hơn thép nhiều lần, đồng thời không bị ăn mòn trong môi trường muối, axit và các chất ăn mòn khác. Với ưu điểm vượt trội này, đây hoàn toàn là giải pháp thay thế hoàn hảo cho một phần thép trong kết cấu bê tông cốt thép tại các công trình xây dựng.

Loại vật liệu này có đặc tính bền vững, lại có tính năng chịu lực cao hơn thép và dễ tạo hình. Đồng thời, thanh polymer có trọng lượng riêng nhỏ, nhẹ hơn cốt thép tới 9 lần, do đó mang lại hiệu quả vượt trội về mặt kinh tế cũng như giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển, lưu trữ.

Đồng thời, thanh polymer cốt sợi không có khả năng dẫn điện, không nhiễm từ và cũng không cản trở sóng điện từ. Tuy nhiên, loại vật liệu này chịu nhiệt kém hơn thép và có thể biến dạng ở nhiệt độ 200 độ C.

Graphene

Tuy có trọng lượng vô cùng nhẹ, song graphene lại là một vật liệu cứng hơn cả thép và sợi carbon. Do vậy, trong tương lai, loại vật liệu này có nhiều khả năng sẽ được kết hợp với các vật liệu xây dựng truyền thống để tạo ra các cấu trúc vững chắc và ấn tượng hơn, đồng thời giúp giảm chi phí sản xuất một cách đáng kể.

Mặc dù sở hữu nhiều đặc tính vượt trội, song quá trình sản xuất graphene rất khó khăn nên các nhà xây dựng đã ít có cơ hội sử dụng loại vật liệu này trong các dự án. Hiện, kỹ thuật phổ biến nhất để tạo ra loại vật liệu này đó là lắng đọng hơi hóa chất. Đây được xem là phát hiện giúp mở rộng các ứng dụng tiềm năng và thị trường cho graphene. 

Gỗ siêu cứng

Gỗ siêu cứng là một loại gỗ cứng hơn 12 lần và dẻo dai hơn 10 lần so với gỗ tự nhiên. Loại gỗ này có thể được sử dụng trong xe hơi, máy bay và đặc biệt hơn hết là có thể thay thế thép trong các công trình xây dựng thuộc nhiều quy mô.

So với thép, gỗ siêu cứng có độ cứng khá tương đồng nhưng lại nhẹ hơn gấp 6 lần. Ấn tượng hơn cả, loại vật liệu này thậm chí còn có thể uốn cong và đúc theo khuôn tại giai đoạn đầu của quá trình xử lý.

Nhờ đó, gỗ siêu cứng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất xe hơi, máy bay cũng như trong quá trình xây dựng các tòa nhà, mở ra nhiều hướng đi mới để hạn chế việc sử dụng thép hay một số vật liệu tương tự, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu.