Tổng hợp năm vật liệu xây dựng tiên tiến đang được nghiên cứu và ứng dụng trong kiến trúc, từ gạch lọc không khí, gạch làm mát, bê tông tự phục hồi đến gỗ trong mờ và kính quang điện. Các vật liệu này mang lại những cải tiến đáng kể về bền vững, năng lượng và hiệu suất sử dụng trong công trình.
Thế giới vật liệu xây dựng đang bước vào một giai đoạn rất khác so với vài thập niên trước. Những viên gạch, tấm kính hay mảng bê tông quen thuộc vốn gắn liền với kiến trúc truyền thống nay xuất hiện dưới những hình hài mới, thông minh hơn và giàu tính thích ứng hơn. Từ khả năng hấp thụ ô nhiễm, tự làm mát, tự chữa lành cho đến tạo ra năng lượng, các giải pháp vật liệu thế hệ mới không chỉ giúp công trình vận hành hiệu quả mà còn mở ra những chuẩn mực bền vững hoàn toàn mới.
Dưới đây là năm vật liệu tiêu biểu đang góp phần định hình tương lai của kiến trúc – nơi mỗi cấu kiện không chỉ đảm nhận vai trò kết cấu mà còn trực tiếp cải thiện môi trường và trải nghiệm sống của con người.
1. Gạch hấp thụ ô nhiễm: Tường nhà cũng có thể “thở”
Sự gia tăng ô nhiễm đô thị khiến các công trình tương lai cần đóng vai trò chủ động trong việc cải thiện môi trường. Gạch “thở” được thiết kế như một mô-đun lọc khí thụ động: hút không khí ô nhiễm, xoáy tách bụi mịn và trả lại không khí sạch vào không gian.
Nhờ cấu trúc tích hợp hệ thống lọc xoáy bên trong, loại gạch này có thể được ứng dụng tại các bề mặt tường hướng ra đường lớn, hoặc kết hợp vào hệ thống thông gió tự nhiên. Đây được xem là một bước tiến trong việc biến mặt đứng công trình thành một thiết bị môi trường thực thụ.
2. Gạch làm mát Hydroceramic: Giải pháp khí hậu không cần điện
Hydroceramic là sự kết hợp giữa đất sét và hydrogel – vật liệu có khả năng giữ lượng nước gấp 500 lần trọng lượng. Khi nhiệt độ tăng, nước trong hydrogel bốc hơi và giúp giảm nhiệt độ không gian bên trong.
Thử nghiệm cho thấy Hydroceramic có thể giảm tới 6°C, mở ra tiềm năng trở thành lớp vật liệu thay thế điều hoà tại những vùng khí hậu nóng ẩm. Dễ lắp đặt, chi phí thấp và hoạt động hoàn toàn thụ động, vật liệu này phù hợp cho các công trình ưu tiên năng lượng thấp.
3. Bê tông tự phục hồi: Tăng tuổi thọ, giảm chi phí bảo trì
Bê tông là một trong những vật liệu gây phát thải lớn nhất, nhưng cũng là nền tảng của xây dựng. Công nghệ bê tông tự phục hồi đang tạo ra một bước ngoặt quan trọng.
Có hai hướng phát triển:
Bê tông phản ứng nhiệt: Sử dụng nhiệt để “tái chảy” và lấp đầy vết nứt.
Bê tông vi sinh học: Vi khuẩn Bacillus được nhúng trong viên nang phân huỷ sinh học. Khi vết nứt xuất hiện và nước thấm vào, vi khuẩn “thức dậy”, ăn lactat và tạo đá vôi để tự lấp đầy.
Ưu điểm của công nghệ này không chỉ ở tuổi thọ, mà còn giảm đáng kể chi phí sửa chữa trong suốt vòng đời công trình.
4. Gỗ trong mờ: Vật liệu sinh học của tương lai
Gỗ trong mờ được xử lý nano để loại bỏ lignin và thay thế bằng polymer, tạo nên bề mặt vừa bền, cách nhiệt tốt, vừa truyền sáng dịu. Đây là lựa chọn tiềm năng để thay thế kính ở một số ứng dụng, nhờ:
Chống vỡ tốt hơn
Cách nhiệt cao
Khai thác từ nguồn tài nguyên tái tạo
Vật liệu này phù hợp cho cửa sổ, lam che nắng, mặt dựng truyền sáng, hoặc các giải pháp pin mặt trời sinh học.
5. Kính quang điện: Mặt đứng trở thành nguồn năng lượng
Kính quang điện (BIPV) giúp toàn bộ mặt đứng công trình hoạt động như một tấm pin năng lượng mặt trời, nhưng vẫn đảm bảo tính thẩm mỹ.
Hai nhóm vật liệu chính:
Silicon vô định hình: Truyền sáng tốt, phù hợp mặt dựng có ánh sáng khuếch tán.
Silicon tinh thể: Tạo điện năng cao hơn, phù hợp mặt đứng hướng nắng.
Kính BIPV mở ra tương lai của những công trình tự cung tự cấp năng lượng – mà không thay đổi ngôn ngữ kiến trúc.
Tầm quan trọng của vật liệu mới trong kiến trúc tương lai
Từ khả năng lọc khí, làm mát thụ động, tự chữa lành, truyền sáng hay tạo năng lượng, các vật liệu này cho thấy sự tiến bộ vượt bậc trong tư duy thiết kế kiến trúc bền vững. Dù còn phụ thuộc vào quy định, chi phí và tiêu chuẩn kỹ thuật, chúng đang từng bước định hình lại cách con người xây dựng – hướng đến các công trình thông minh hơn, an toàn hơn và thân thiện với môi trường hơn.