Thông tin chuyên ngành Vật liệu xây dựng Việt Nam

NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG

Sợi carbon fiber - Vật liệu tương lai của ngành xây dựng

(15/07/2019 2:13:14 PM) Không chỉ ứng dụng trong việc gia cố kết cấu, vật liệu carbon fiber còn được ứng 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.

Được coi là tòa nhà chọc trời đầu tiên trên thế giới, Tòa nhà Home Insurance đã chứng minh rằng thép là vật liệu xây dựng khả thi và xây dựng khung thép là kĩ thuật khả thi. Dù chỉ cao 10 tầng (138 feet), nhưng nó là tiền thân của mọi tòa nhà cao tầng được xây dựng kể từ đó

Hơn 130 năm sau, thép và khung thép trở thành vua trong ngành xây dựng. Thế nhưng trong thời đại khoa học công nghệ mới, thép có thể trở bị soán ngôi vương.

Một trong những vật liệu tổng hợp hứa hẹn nhất cho tương lai là sợi carbon. Một sợi tổng hợp bao gồm các nguyên tử carbon dài và mỏng kết dính với nhau thành mạng tinh thể - mỗi sợi mỏng hơn một sợi tóc người, nhẹ hơn thép nhưng mạnh hơn năm lần và cứng gấp hai lần.

Với những nhà sản xuất, loại vật liệu này thường được làm bằng cách xoắn các sợi này lại để dệt thành vải hoặc đúc thành hình dạng cụ thể được sử dụng phổ biến cho khung xe đạp, cần câu cá, cánh máy bay cho đến thân xe đua, gậy chơi golf hay cột thuyền buồm.

 
"Sợi carbon và các vật liệu composite khác có hiệu suất cao, có nghĩa là chúng có trọng lượng rất nhỏ nhưng có tải rất lớn", theo lời của kiến trúc sư Simon Kim, một thành viên của BUILD Space.

Bởi vì sợi carbon có đặc tính độc đáo như vậy, Kim và những người khác tin rằng nó có thể là vật liệu xây dựng lý tưởng. Kim cho biết, “vật liệu tổng hợp là một cơ hội rất thú vị để chế tạo và tùy biến nhanh chóng”, ông Kim nói thêm rằng sẽ mất vài tuần để xây dựng vỏ bọc cho một căn nhà nhỏ bằng sợi carbon, so với vài tháng bằng vật liệu thông thường.

“Cấu trúc tổng hợp có thể được xây dựng lên khá nhanh và không yêu cầu nhiều về lao động và quy trình công việc chuyên biệt - từ các nhà thầu nói chung và nhà thầu phụ, đến nhà cung cấp vật liệu. Do đó chúng tôi có thể đi nhanh hơn, chuỗi phân phối ngắn hơn, lượng vật liệu được giảm xuống và rẻ hơn. ”

Nhờ vào trọng lượng nhẹ và sự linh hoạt, sợi carbon có thể được di chuyển dễ dàng. Các Modul có thể được chọn, lấy từ nhiều nơi khác, kết hợp cùng nhau để tạo thành một nhóm lớn hơn phù hợp theo yêu cầu. Điều đó làm cho cấu trúc composite vượt xa so với các công trình truyền thống.

Kiến tạo tương lai

Sự ra đời của vật liệu thép không tạo ra các tòa nhà chọc trời, các kiến trúc đã lợi dụng những tính năng của thép để tạo ra khung thép. Đây có thể là bài học cho cho trường hợp của sợi carbon, mấu chốt tiềm năng của nó là về sự phát triển các phương pháp chế tạo tiên tiến để thu hẹp khoảng cách giữa các phòng thí nghiệm và nơi làm việc.

Từ điêu khắc đến kết cấu

Kim bắt đầu cư trú tại Boston vào tháng 6 năm 2017. Mục tiêu của ông là chứng minh rằng việc xây dựng sợi carbon có thể tạo ra không chỉ là chức năng vượt trội mà còn tạo ra hình thức vượt trội. Các thí nghiệm của ông - đánh giá tính chất sức mạnh của các loại nhựa khác nhau để tạo ra vật liệu tổng hợp polyme gia cố bằng sợi carbon (CFRP).

Chúng tôi đang sử dụng những công trình mang tính tạm thời để không chỉ giới thiệu những cái mà sợi carbon có thể làm rất hiệu quả mà còn thể hiện rằng nó có vẻ đẹp văn minh. Kim đã nhấn mạnh chất lượng hình ảnh và xúc giác của cấu trúc CFRP trong tác phẩm "The Forest of Sound", ông đã hoàn thành cùng với một nhà soạn nhạc opera Lembit Beecher cho vở opera thế giới của mình - Sophia's Forest, ra mắt vào tháng 9 năm 2017. Vở opera có 9 tác phẩm điêu khắc âm thanh được tạo ra bởi Kim và nhóm của ông tại BUILD Space.

Mặc dù chỉ áp dụng trên một tỉ lệ nhỏ, những điêu khắc di động này có thể gợi ra được những tiềm năng kiến trúc của sợi carbon. Ông hình dung ra một tương lai trong đó các cấu trúc đang tồn tại, chẳng hạn như nhà kho kiểm soát khí hậu được thêm một lớp vỏ sợi carbon. Về cơ bản, bên ngoài công trình vẫn ổn định, nhưng bên trong có thể tùy chỉnh thành những modul văn phòng hoặc nhà ở.

Chúng ta có thể xây dựng các cơ sở mới, nhưng chúng ta sẽ đối mặt với sự thật rằng chúng ta có nền xây dựng đang tồn tại hàng trăm năm mà không cần có sự chuyển dịch nào. "Để gỡ bỏ những công trình bê tông, gạch và tấm đá xuống và tái xây dựng lại chúng rất khó khăn trong việc bù đắp năng lượng và những dấu ấn nhất định. Tại sao không sử dụng lại chúng và hiện đại hóa chức năng bằng cách chèn thêm những chế tác tốt, trọng lượng nhẹ và giá cả phải chăng?

Định hình tương lai ngành chế tạo

Thế giới tự nhiên có đầy đủ hình học thú vị, từ hình xoắn ốc và hình cầu đến hình cong và hình nón. Thế nhưng, thế giới xây dựng chỉ quanh quẩn những hình tam giác, hình tròn, hình vuông. Để tìm kiếm và mở rộng danh mục các hình dạng khả thi cho ngành xây dựng, Lharchi và Lu đã dành chỗ ở BUILD Space của họ để khám phá tiềm năng hình học của vật liệu tổng hợp cốt sợi (FRCs).

"Tạo ra hình học mới với FRCs - bao gồm carbon, thủy tinh và sợi aramid - đòi hỏi một phương pháp chế tạo hiệu quả, theo Lharchi. "Cách sử dụng tốt nhất với sợi tổng hợp là dùng cho các cấu trúc nhịp lớn - chẳng hạn như khi bạn muốn che mái nhà của một sân vận động mà bạn không muốn có các cột ở không gian bên dưới," ông nói.

Nếu bạn muốn xây một công trình như vậy, bạn có thể sử dụng một cỗ máy lớn như loại máy đã được sử dụng để tạo ra những ngôi nhà in 3D, hoặc một cánh tay robot nhưng bị giới hạn bởi việc nó sẽ vươn được bao xa. Những gì chúng tôi đang cố gắng làm là tìm phương pháp chế tạo thực tế để xây dựng một cấu trúc [FRC] quy mô lớn liên tục.”

Một phương pháp chế tạo đầy hứa hẹn sử dụng robot cáp, Lharchi nói. Nhóm của ông đã chứng minh triển vọng của các robot cáp tại BUILD Space, ông đã sử dụng sợi dây thừng để bắt chước các đặc tính hành vi của sợi carbon. Với phương pháp này, các robot sẽ di chuyển trên những sợi cáp, một con robot sẽ ở phía trên con còn lại, chúng sẽ trao đổi các sợi qua lại, dệt thành những hình học độc đáo.

"Bất cứ lúc nào bạn cần tạo ra một cấu trúc lớn, nhẹ, sợi là một lựa chọn tốt. Bằng cách nghiên cứu các phương pháp chế tạo rẻ và dễ tiếp cận, tôi hy vọng rằng chúng tôi có thể tạo ra các công trình xây dựng sợi tại chỗ.”

VLXD.org (TH)

 

Các tin khác:

Mỹ phát triển loại vật liệu gỗ xây dựng tiết kiệm điện sưởi và làm mát ()

Trung Quốc nghiên cứu vật liệu gỗ nhân tạo chống nước, lửa ()

Phát minh “gỗ trong suốt” thay thế nhựa hoặc kính ()

Tận dụng túi ni lông bỏ đi để làm gạch lát nền ()

Chất thải của con người có thể dùng làm nguyêu liệu sản xuất gạch ()

Chế tạo thành công vật liệu cách nhiệt siêu nhẹ ()

Nghiên cứu công nghệ và sản xuất liệu xây dựng bằng công nghệ geopolymer bán khô ()

Cơ chế hoạt động của vật liệu “tự chữa lành” ()

Nghiên cứu tái sử dụng bột nhựa thải từ quá trình sản xuất bo mạch điện tử làm gạch bê tông xây dựng ()

Khám phá vữa siêu bền cơm nếp xây thành của Trung Quốc ()

Chứng khoán:

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

BBS

0

9.60

0.00

0

BCC

44800

7.40

-0.20

0

BHT

0

4.00

0.00

0

BT6

41630

5.50

-0.20

0

BTS

2

4.50

0.00

0

CCM

0

24.50

0.00

0

CTI

172540

35.15

-0.45

0

CVT

1060365

50.90

-0.50

3800

CYC

7980

2.40

0.00

0

DC4

1700

10.30

-1.10

0

DHA

0

29.70

0.00

0

DIC

0

6.10

0.00

0

DXV

10

3.82

-0.14

0

GMX

0

25.00

0.00

0

HCC

4400

16.60

0.00

0

HLY

0

15.60

0.00

0

HOM

0

4.10

0.00

0

HPS

0

7.00

0.00

0

HT1

4410

14.75

-0.45

0

HVX

0

4.10

0.00

0

MCC

0

13.80

0.00

0

NAV

10

5.00

0.00

0

NHC

0

36.40

0.00

0

NNC

20040

48.40

-0.30

0

QNC

20000

3.00

0.00

0

SCC

0

1.90

0.00

0

SCJ

3800

3.40

0.10

0

SCL

0

3.00

0.00

0

SDN

0

35.00

0.00

0

SDY

0

7.70

0.00

0

SHN

204400

9.90

-0.10

0

TBX

0

9.00

0.00

0

TCR

6120

3.42

0.22

0

TMX

100

7.60

-0.80

0

TSM

0

2.70

0.00

0

TTC

500

18.40

-0.10

0

TXM

0

9.70

0.00

0

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

API

100

28.90

0.00

0

ASM

1098520

10.05

-0.75

0

B82

0

2.40

0.00

0

BCE

9160

5.85

0.03

0

BCI

51340

41.90

0.30

29170

C47

4400

11.60

-0.50

0

C92

0

10.00

0.00

0

CCL

42240

4.60

-0.13

0

CDC

0

17.50

0.00

0

CID

0

4.10

0.00

0

CID

100

2.90

0.70

0

CII

534340

31.35

-0.55

0

CLG

20

3.83

-0.27

0

CNT

6

9,7

-0,3

0

CNT

1800

2.90

-0.50

0

CSC

2200

24.50

0.00

0

CTD

92910

166.00

-3.50

0

CTN

14200

1.30

0.10

0

D11

0

15.70

0.00

0

D2D

3600

73.80

3.80

0

DC2

0

6.50

0.00

0

DIG

809400

27.40

-0.70

0

DIH

0

12.20

0.00

0

DLG

180700

3.20

-0.10

0

DLR

0

9.40

0.00

0

DRH

123220

18.85

-0.75

0

DTA

4500

7.25

-0.05

0

DXG

1223580

37.00

-1.20

0

HAG

1318480

7.00

-0.19

0

HBC

605600

42.40

-1.60

0

HDC

26070

14.40

-0.30

0

HDG

41680

47.00

-1.10

0

HLC

0

7.00

0.00

0

HQC

1951870

2.27

-0.05

0

HTI

1010

15.60

-0.35

0

HU1

20

9.50

0.36

0

HU1

0

0

0

0

HU3

101480

14.10

0.85

0

HUT

590150

8.70

-0.20

600

ICG

0

6.40

0.00

0

IDI

958390

13.00

-0.70

0

IDJ

40400

3.10

0.00

0

IDV

1000

31.80

-0.40

0

IJC

80950

9.20

-0.24

0

ITA

579100

3.01

-0.05

0

ITC

990

14.30

-0.60

0

KAC

0

15.55

0.00

0

KBC

1171890

12.90

-0.55

0

KDH

19700

35.85

-1.10

0

L10

0

17.90

0.00

0

L18

0

8.60

0.00

0

LCG

20

9.70

-0.45

0

LGL

10260

9.30

-0.01

0

LHC

0

56.00

0.00

0

LHG

43770

21.30

-0.40

0

LIG

6400

3.90

0.00

0

LM8

2050

25.00

0.70

0

LUT

0

2.10

0.00

0

MCG

140

3.39

0.20

0

MDG

0

13.50

0.00

0

NBB

19570

23.75

-1.75

0

NDN

191728

15.70

-0.40

0

NHA

0

12.20

0.00

0

NKG

140960

29.70

-1.20

0

NTB

439

7,7

0,3

0

NTB

81851

0.50

0.00

0

NTL

109860

9.50

-0.30

0

NVT

1534720

7.07

0.46

0

OGC

282600

2.09

-0.06

0

PDR

261560

38.40

-1.00

0

PFL

297505

1.60

0.10

0

PFL

141500

1.50

0.00

0

PHC

71700

17.00

-0.30

0

PHH

5100

6.90

-0.10

0

PHH

21100

7.00

0.00

0

PPI

34160

1.52

-0.01

0

PSG

47600

0.80

0.00

0

PSG

10

6,2

0,2

0

PTC

60

6.11

0.00

0

PTL

500

3.61

-0.09

0

PVA

4

14,7

0,9

7

PVA

28200

1.20

0.00

0

PVL

42600

2.30

0.00

0

PVR

16900

2.80

0.20

0

PVV

800

1.40

0.10

400

PVX

1535849

2.10

-0.10

0

PXA

0

1.10

0.00

0

PXI

6400

2.10

0.00

0

PXL

341300

1.90

0.00

0

PXS

25800

7.68

-0.03

0

PXT

0

3.90

0.00

0

QCG

423450

13.30

-0.50

0

RCL

0

19.00

0.00

0

REE

520000

37.60

-1.10

0

S96

56400

1.00

-0.10

0

S96

2

12,6

0,8

10

S99

675

5.10

0.00

0

SC5

0

24.20

0.00

0

SD2

1

4.70

0.00

0

SD3

6

6,4

0,4

0

SD3

6000

6.60

-0.40

0

SD5

300

9.70

0.00

0

SD6

500

6.60

0.20

0

SD7

0

3.40

0.00

0

SD9

0

8.40

0.00

0

SDH

0

1.90

0.00

0

SDT

0

7.80

0.00

0

SDU

0

11.50

0.00

0

SIC

0

12.90

0.00

0

SJE

0

28.00

0.00

0

SJS

34000

31.50

-0.10

0

STL

5500

3.30

0.00

0

STL

7

12,8

0,8

0

SZL

10

34.45

0.45

0

TDC

70250

9.01

-0.05

0

TDH

140230

15.10

-0.50

0

THG

560

42.90

0.30

0

TIG

190800

3.70

-0.30

0

TIX

0

30.10

0.00

0

TKC

500

26.70

0.00

0

TV1

10

17.85

0.45

0

TV2

15150

111.30

-3.70

0

TV3

0

25.30

0.00

0

TV4

0

15.80

0.00

0

UDC

10010

3.45

-0.10

0

UIC

18370

30.40

0.30

0

V11

5

4,9

0,2

0

V11

0

1.00

0.00

0

V12

0

11.00

0.00

0

V15

31000

1.10

0.00

0

V15

30500

0.90

0.00

0

V21

0

19.40

0.00

0

VC1

0

12.00

0.00

0

VC2

0

14.20

0.00

0

VC3

75400

19.30

-0.30

0

VC5

8800

1.90

0.00

0

VC7

0

17.50

0.00

0

VC9

0

13.00

0.00

0

VCG

587414

23.10

-0.80

13200

VCR

0

3.10

0.00

0

VE1

4100

19.10

0.10

0

VE2

0

11.40

0.00

0

VE3

0

11.00

0.00

0

VE9

25688

7.30

0.50

0

VHH

2

4,5

-0,3

0

VHH

0

1.40

0.00

0

VIC

667400

108.20

0.20

0

VMC

22730

50.80

-1.70

0

VNE

60760

6.76

-0.24

0

VNI

45340

4.40

0.00

0

VNI

0

6.60

0.00

0

VPH

44330

9.27

-0.30

0

VRC

62320

20.20

-0.60

0

VSI

20

19.90

1.30

0

Hà Nội

28°C

Đà Nẵng

32°C

TP.HCM

27°C

Các loại cát dùng trong xây dựng

Xem các video khác

Tỷ giá

Giá vàng

Mã ngoại tệ Tỷ giá