Thủy tinh, vật liệu xây dựng công nghệ cao
Với đặc điểm mỏng dính, có thể uốn cong và đổi mầu, loại kính thông minh hiện nay đã khiến người ta phải thay đổi định kiến về thủy tinh.
Từ thuở xa xưa, chuyện kể
rằng dưới thời La mã cổ đại có một người thợ thủ công phát minh ra
loại thủy tinh không vỡ và đã dâng lên hoàng đế Tiberius một lọ độc
bình. Ông ta ném cái lọ xuống đất để chứng minh nguyên liệu này không
thể bị vỡ. Nhưng hoàng đế Tiberius bỗng choáng váng vì sợ rằng loại
vật liệu mới này sẽ làm cho mọi châu báu của mình trở nên vô giá
trị. Ông ta ra lệnh thủ tiêu nhà sáng chế để tránh hậu họa. Cũng từ
thời đó danh tiếng của thủy tinh đã bị một vết xước: thủy tinh bị
coi là một loại vật liệu dễ vỡ, khó tạo hình và mầu sắc sinh động.
Nhưng ngày nay những nhận
định đó không còn phù hợp nữa. Nhờ có những tấm kính mỏng và siêu
bền người ta mới có thể tạo ra màn hình cảm ứng, thậm chí có thể tạo ra
điện và điều chỉnh ánh sáng thông qua tương tác ở những cửa sổ High-Tech
của màn hình. Và không lâu nữa trên thị trường sẽ xuất hiện thủy tinh
dẻo có thể uốn được. Đã đến lúc phải gạt bỏ hầu hết các định
kiến với loại vật liệu xây dựng cổ xưa này.
Định kiến thứ nhất:
"Thủy tinh rất dễ vỡ"
Steve Jobs, ông chủ của
Apple kiên quyết đòi bề mặt của iPhones và iPads nhất định phải làm bằng
kính bất chấp mọi tốn kém. Vì theo ông kính không những đẹp hơn mà
còn không lo bị xước và bị mờ so với nguyên liệu nhựa tổng hợp trong
suốt. Jobs yêu cầu hãng Corning của Hoa Kỳ sản xuất một loại kính đặc
biệt rắn và có khả năng chống xước cao gấp hai đến ba lần cho máy
tính bảng và laptop. Loại kính này xuất hiện trên thị trường với tên
thương mại là kính-Gorilla dùng cho iPad và đã trở nên nổi tiếng khắp
thế giới. Giờ đây hãng Corning cung cấp cho trên 30 nhà sản xuất
Smartphones, Netbooks, Tablets, và đạt doanh thu 6,6 tỷ đôla trong năm 2010.
Trong tương lai, kính sẽ còn mỏng và cứng hơn nữa, thậm chí sẽ có độ
mỏng “chỉ như một sợi tóc”, Peter Bocko, người phụ trách công nghệ của
hãng Corning tiên đoán. Màn hình bằng kính càng mỏng thì hình ảnh càng
sắc nét và dễ vận hành hơn.
Trước xu hướng trên, hãng
sản xuất thủy tinh Schott của Đức cũng đã giới thiệu loại kính có
độ bền cao, chịu nhiệt độ cao hàng trăm độ C và có khả năng bảo vệ
máy bay chống lại mưa đá. Mới đây một xưởng của hãng này đã đưa vào
sản xuất hàng loạt loại kính có độ dày 0,7 millimet – chỉ mỏng gần
như một sợi tóc nhưng không bị suy xuyển khi bị dẫm chân lên. Loại vật
liệu khó vỡ, khó gẫy mà hãng Schott mới giới thiệu này sẽ được sử
dụng làm lớp phủ để làm tăng độ bền màn hình của điện thoại di động
và máy tính.
Để làm ra được loại
thủy tinh đặc biệt này, các kỹ thuật viên của hãng Schott đã trộn
hóa chất Boroxid khi nung thủy tinh và loại hóa chất này tăng độ bền
của vật liệu một cách rõ rệt. Sau đó nguyên liệu này còn được tôi
bổ sung. Thủy tinh nóng chảy sẽ được làm nguội bằng gas. Khí ga sẽ
làm cho bề mặt của tấm thủy tinh nóng nguội dần và đông cứng lại ở
bên ngoài nhưng bên trong vẫn nóng nguyên. Khi tấm kính nguội hoàn toàn
thì độ bền cao hơn kính thông thường rất nhiều lần. Theo hãng Schott thì
hiện tại nhiều hãng sản xuất đồ điện tử khắp nơi trên thế giới đang
thử nghiệm loại siêu thủy tinh mới này.
Định kiến thứ hai:
"Kính luôn luôn cứng"
Nhờ sợi cáp thủy tinh
lần đầu tiên con người có thể làm cả một ngôi nhà hay một cây cầu
bằng thủy tinh.
Một trong những loại màn
hình thủy tinh của hãng Schott có thể chế tác thành nhiều hình dáng
khác nhau ở nhiệt độ 500 độ C nhưng chưa thể uốn dẻo được khi để nguội.
Nhưng chỉ một thời gian nữa, sẽ đến lúc có thể uốn được vật liệu này ở
nhiệt độ phòng.
Định kiến thứ ba:
"Kính không chịu được lực"
Những sáng tạo, đổi mới
về thủy tinh trong lĩnh vực viễn thông dường như mờ nhạt nhưng trong
kiến trúc thì hoàn toàn khác: giờ đây thủy tinh đã đảm đương chức
năng của bê tông và sắt thép. Hầu hết mặt tiền các ngôi nhà cao
tầng đều dùng nguyên liệu này. Theo hãng nghiên cứu thị trường Hoa kỳ
Freedonia thì nhu cầu đối với kính phẳng dùng trong việc xây dựng nhà
cửa đến năm 2014 sẽ tăng 6%, tức là khoảng 8 tỷ mét vuông mỗi năm. Hãng
Seele ở Bayern (Đức) đã chế tạo ra loại kính cường lực trong suốt bao bọc
toàn bộ nhà ga chính ở Straßburg và sản xuất ra loại kính đi biển hay
những cấu phần xây dựng khổng lồ bằng thủy tinh theo phương pháp mới
có tên là Lamination.
Định kiến thứ tư:
"kính đơn điệu về màu sắc"
Đèn LED với muôn vàn mầu
sắc tô điểm cho một tòa nhà mới xây dựng ở thành phố Linz.
Ngôi nhà của chuyên gia về mặt tiền Drooghman ở Bỉ có màu sắc như cầu
vồng ở mặt chính diện. Có lúc ngôi nhà ánh lên màu xanh lá cây, có khi
màu đỏ lại là mầu chủ đạo, mỗi chuỗi màu này được tạo thành bởi
nhiều tấm kính màu lung linh. Người ta đã dùng đèn LED nhiều màu sắc
rọi từ phía bên cạnh và màu sắc của đèn LED được điều chỉnh hoàn
toàn tự động. Nhà chế tạo người Pháp Saint-Gobain thường lấy tòa
nhà này làm bằng chứng cho xu hướng mới: những tấm kính sẽ trở nên
thông minh hơn. Thí dụ chỉ cần ấn nút, các cửa sổ không những sẽ
thay đổi màu sắc mà có thể trở nên mờ đục tùy theo yêu cầu. Những
tinh tể lỏng sắp xếp tự nhiên có thể làm cho tấm kính trở nên mờ
đục. Ngay khi tấm kính có điện áp thì các tinh thể sẽ rời nhau và
sự mờ ảo của tấm kính biến mất. Loại kính cửa sổ này khác với
kính râm đổi mầu ở chỗ chủ nhà chỉ cần ấn nút là có thể điều
chỉnh được lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào. Còn trong môi trường
tối hoàn toàn có thể nhìn thấu được tấm kính.
Hiệu ứng làm mờ này dựa
trên đặc tính của Lithium-Ionen: khi có xung điện chạy qua tấm kính,
thì các Lithium-Ionen chuyển dịch tới lớp Wolframoxid. Loại oxid này
trong điều kiện bình thường thì không có mầu sắc nhưng khi tiếp
cận với Lithium-Ionen thì Wolframoxid chuyển sang mầu xanh lục và sau
độ 15 phút tấm kính sẽ tối hoàn toàn.
Định kiến thứ năm:
"Các công trình bằng kính gây lãng phí năng lượng"
Trước đây, những tấm kính
lớn thường giữ nhiệt và tỏa nhiệt kém nhưng giờ vấn đề này đã có thể
khắc phục. Các nhà sản xuất kính như Saint-Gobain của Pháp và hãng
Pilkington của Anh đã phát triển những tấm kính có tới 20 lớp cách
nhiệt và chống nắng với độ dày cỡ nanomet. Loại kính này có khả
năng giữ nhiệt ở trong phòng và chặn cái nóng ở bên ngoài do chúng
có khả năng phản chiếu bức xạ vào trong và ra ngoài. Một số cửa sổ
có khả năng chủ động sưởi ấm cho tòa nhà trong mùa đông. Để làm
được điều này nhà sản xuất đã phủ một lớp bạc cực mỏng và trong
suốt lên tấm kính. Ngay khi có một dòng electron yếu chạy qua tác
động vào các nguyên tử kim loại, chúng sẽ giao động và tạo ra nhiệt.
Một điểm yếu của loại kính thông minh này là tiêu hao nhiều năng lượng sẽ
được khắc phục trong vài năm tới. Các nhà nghiên cứu thuộc đại học
Nam-Florida đã phát triển một lớp phủ bằng nhựa tổng hợp công nghệ
cao và biến mặt kính cửa sổ thành một tế bào quang điện trong suốt:
khi ánh sáng mặt trời rọi vào, tấm kính sẽ tạo ra điện. Do lớp phủ
tế bào quang điện vô cùng mỏng nên chi phí nguyên liệu khá rẻ.