12/09/2025 03:51 GMT+00:00

Siêu vật liệu trong kiến trúc: Từ giả thuyết khoa học đến “áo tàng hình âm thanh” và chống động đất

Admin

Tin Hay Nhà Đất trên

Hãy thử tưởng tượng: một tòa nhà ngay giữa lòng đô thị có thể “tàng hình” trước tiếng ồn xe cộ, hay một công trình cao tầng vẫn đứng vững dù động đất rung chuyển. Những viễn cảnh tưởng chừng chỉ có trong phim viễn tưởng ấy đang dần trở thành hiện thực, nhờ sự xuất hiện của siêu vật liệu – loại vật liệu nhân tạo được lập trình để mang những đặc tính mà tự nhiên không hề có.

Trong bối cảnh kiến trúc hiện đại ngày càng hướng tới bền vững – an toàn – tiết kiệm năng lượng, siêu vật liệu được kỳ vọng sẽ là “vũ khí mới” để các kiến trúc sư giải bài toán khó của đô thị hóa.

Siêu vật liệu là gì?

Thuật ngữ metamaterials (siêu vật liệu) ra đời từ năm 1967, khi nhà vật lý Liên Xô Victor Veselago đưa ra giả thuyết về vật liệu có chỉ số khúc xạ âm – một tính chất không tồn tại trong tự nhiên. Tuy nhiên, phải đến đầu thập niên 2000, nhờ công nghệ nano và vi chế tạo, nhóm nghiên cứu của John Pendry (Anh) và Đại học Duke (Mỹ) mới hiện thực hóa ý tưởng này, chế tạo thành công những siêu vật liệu đầu tiên có khả năng điều khiển sóng điện từ.

Siêu vật liệu - Ảnh Internet — Siêu vật liệu - Ảnh: Internet

Điểm cốt lõi nằm ở cấu trúc nhân tạo siêu nhỏ: thay vì thành phần hóa học, chính cách sắp xếp “mạng lưới” bên trong quyết định cách vật liệu tương tác với sóng âm, ánh sáng, hay rung chấn.

Ứng dụng nổi bật trong kiến trúc

Biến công trình thành “vô hình âm thanh”

- Siêu vật liệu có thể bẻ cong và dẫn hướng sóng âm, tạo hiệu ứng “tàng hình trước tiếng ồn”.

- Ứng dụng: tường cách âm đô thị, văn phòng mở, bệnh viện, thậm chí hầm metro.

- Nghiên cứu: Đại học Duke từng thử nghiệm “áo tàng hình âm thanh” bằng cấu trúc siêu vật liệu vào năm 2006.

Công trình ứng dụng siêu vật liệu - Ảnh: Internet

Chống động đất – tăng an toàn trước thiên tai

Siêu vật liệu được thiết kế để phân tán năng lượng rung chấn, ngăn sóng địa chấn truyền vào nền móng.

Các thử nghiệm ở châu Âu cho thấy khả năng làm suy yếu sóng địa chấn tới 70%.

Tiềm năng ứng dụng: cao ốc, cầu vượt, đặc biệt quan trọng tại khu vực ven biển hay có nguy cơ động đất.

Điều chỉnh ánh sáng & nhiệt – tiết kiệm năng lượng

Siêu vật liệu có thể lọc bức xạ mặt trời, điều chỉnh ánh sáng và nhiệt lượng.

Hứa hẹn thay thế các giải pháp cơ học truyền thống (rèm, phim cách nhiệt), giảm tải cho hệ thống HVAC, tiết kiệm chi phí vận hành.

Kết cấu thông minh – kéo dài tuổi thọ công trình

Một số siêu vật liệu có khả năng tự thích ứng theo tải trọng, phân tán lực khi có biến động.

Đây có thể trở thành “lá chắn thông minh” cho các công trình cầu đường, nhà cao tầng trong tương lai.

Từ phòng thí nghiệm ra công trường

Dù còn ở giai đoạn nghiên cứu, siêu vật liệu đã được thử nghiệm in 3D và tích hợp vào các mẫu panel xây dựng. Điều này mở ra viễn cảnh một ngày không xa, siêu vật liệu có thể trở thành “máy vạn năng”: vừa chống ồn, vừa tiết kiệm năng lượng, lại vừa tăng độ an toàn kết cấu.

Công trình xây dựng ứng dụng công nghê 3D

Tác động đến Việt Nam

Trong bối cảnh đô thị Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức: ô nhiễm tiếng ồn, khí hậu nóng ẩm, mật độ xây dựng dày đặc, siêu vật liệu hứa hẹn trở thành giải pháp đột phá cho kiến trúc xanh và bền vững.

Từ các công trình công cộng như ga metro, bệnh viện, trường học, cho đến nhà ở dân dụng – siêu vật liệu có thể giúp kiến trúc Việt bước vào kỷ nguyên mới: giảm ồn – chống nóng – tiết kiệm năng lượng – bền vững hơn trước thiên tai.

Từ một giả thuyết vật lý hơn nửa thế kỷ trước, siêu vật liệu đã và đang mở ra hướng đi mới cho ngành kiến trúc thế giới.

Với tốc độ nghiên cứu ngày càng nhanh, câu hỏi không còn là “liệu có thể ứng dụng được không”, mà là “bao giờ siêu vật liệu sẽ xuất hiện trong những công trình ngay tại Việt Nam?”

Nguồn: Archdaily

Dành cho bạn