Vương quốc Anh đã làm một “cuộc cách mạng” khi công bố công nghệ làm đường đầu tiên trên thế giới bằng Graphene

Đường cao tốc A1 của Anh đang ghi nhận một kỳ tích bằng việc 'tái tạo bề mặt mang tính cách mạng' với siêu vật liệu mới granphene.

Graphene, được coi là vật liệu mạnh nhất và được bầu chọn là “vật liệu thần kỳ” trên thế giới trong vài năm, sẽ được sử dụng trong các công trình tái tạo bề mặt đường cao tốc A1 của Vương quốc Anh, trải dài suốt từ London đến Edinburgh, BBC vừa đăng tải thông tin như vậy.

Từ ngày 19 tháng 9 đến ngày 1 tháng 11 năm nay, vật liệu dày một nguyên tử, graphene, sẽ được sử dụng để tái tạo bề mặt các công trình ở Northumberland, đặc biệt là những con đường ở phía Đông bắc nước Anh.  Các công việc sẽ được triển khai trên con đường đi về phía bắc giữa Newton trên vùng Moor và West Cawledge, phía nam của vùng Alnwick “đất nước không có mặt trời mọc” này.

Thử nghiệm việc tái tạo bề mặt graphene 'đầu tiên trên thế giới' sắp trở thành hiện thực. Trong một thông cáo báo chí từ Chính phủ Vương quốc Anh, dự án này được mô tả như một "công trình đầu tiên trên thế giới". Vật liệu graphene đang được sử dụng như một phần của cuộc thử nghiệm, có nghĩa là Chính phủ Anh sẽ theo dõi chặt chẽ bề mặt mới được lát trên các con đường trong những năm tới để đánh giá xem liệu graphene có thể được sử dụng rộng rãi hơn nhằm tăng độ bền và tuổi thọ của các con đường hay không.

Graphene sẽ được truyền trộn vào nhựa đường đã được bóc khỏi đường cao tốc A1 để tái

chế trước khi đưa phủ trở lại đường cao tốc này.

 "Lợi ích của Graphene đang thay đổi trong ngành xây dựng và nhiều ngành khác", Graeme Watt, Giám đốc Đường cao tốc Quốc gia Vương quốc Anh cho biết. “Graphene cứng hơn thép và việc thêm nó vào các vật liệu khác có thể biến chúng thành siêu vật liệu. Từ những gì chúng tôi đã thấy cho đến nay, nó có thể làm cho một số tài sản của chúng ta tồn tại lâu hơn một cách đáng kể." Watt cũng xác nhận rằng vật liệu đã được thử nghiệm thành công trong phòng thí nghiệm trước khi được xem xét sử dụng trong các thử nghiệm thực tế.

Các phương pháp xây dựng bằng công nghệ tiên tiến mới

Việc là mảnh vật chất mỏng nhất thế giới chỉ là một trong nhiều tính năng đặc sắc của graphene. Graphene còn là chất liệu bền nhất từng được biết tới, bền hơn thép khoảng 100 lần. Vật liệu này là một dàn tinh thể hình tổ ong của các nguyên tử carbon, và than chì chính là do nhiều tấm graphene ghép lại với nhau. Nó không chỉ cứng hơn cả thép mà cả kim cương nhưng lại rất linh hoạt, đến nay nó còn được phát hiện có khả năng chịu được mật độ điện tích cao.

Do sức mạnh, độ bền và tính linh hoạt của Graphene, nó đã cho thấy tiềm năng to lớn cho nhiều ứng dụng bao gồm công nghệ pin và quy trình khử muối có thể làm cho nước biển uống được. Với công việc tái tạo bề mặt mới, graphene sẽ kéo dài tuổi thọ của đường bộ cũng như giảm tần suất làm đường.

Các công trình mới sẽ là gói thầu mới nhất của Chính phủ Anh để thử nghiệm các phương pháp xây dựng tiên tiến cho các dự án cơ sở hạ tầng lớn. Tháng trước, Vương quốc Anh cũng thông báo sẽ đẩy nhanh tiến độ xây dựng mạng lưới đường sắt cao tốc thứ hai (HS2) sử dụng phương pháp in 3D bê tông cốt thép. Phương pháp mới cải thiện độ bền trong khi cũng cắt giảm 50% lượng khí thải carbon của công trình xây dựng vì nó loại bỏ nhu cầu về thanh gia cố bằng thép.

Giải Nobel Vật lí năm 2010 được trao cho Andre Geim và Konstantin Novoselov, cả hai đều là nhà vật lí gốc Nga hiện đang làm việc tại trường Đại học Manchester ở Vương quốc Anh, cho khám phá của họ về graphene.

Graphene là một kiểu tấm cấu tạo từ các nguyên tử cacbon liên kết với nhau theo kiểu hình lục giác tuần hoàn. Về cơ bản, nó là chất liệu hai chiều đầu tiên từng được chế tạo.

Vì một tấm graphene chỉ dày một nguyên tử, cho nên nó còn trong suốt, và do đó, có thể giữ vai trò nhất định trong sự phát triển của công nghệ hiển thị điện tử trong tương lai.

Một số đặc điểm hấp dẫn nhất của chất liệu này, nhìn từ quan điểm của các ứng dụng tương lai, phải kể đến các tính chất điện của nó. Dòng điện chảy nhanh qua graphene mà không bị thất thoát bao nhiêu năng lượng. Đặc điểm này, cùng với thực tế là nó tương đối dễ chế tạo, biến graphene thành một ứng cử viên để thay thế hoặc cải tiến các mạch tích

hợp có đầy trong các máy vi tính của chúng ta ngày nay. Mạch điện tử này thường được chế tạo trên những miếng silicon chạm khắc nhỏ xíu chứa hàng tỉ transistor, mỗi transistor có thể tác dụng như một công tắc, lần lượt, ở vị trí ON hoặc OFF, có thể đặt là 0 hoặc 1 trong lôgic nhị phân mà các máy tính sử dụng để lưu trữ và xử lí thông tin. Các chip graphene có thể rẻ hơn, nhanh hơn, và dễ chế tạo hơn các chip silicon.
Một thứ đang làm chậm việc sử dụng graphene trong ngành điện tử là vì nó là một chất dẫn điện quá tốt. Để hoạt động như một công tắc, một transistor cần phải tắt và mở thật nhanh. Các chất bán dẫn thường được sử dụng trong transistor, do bản chất của chúng, có tính chất lưng chừng giữa dẫn điện và không dẫn điện. Nghĩa là, bằng cách đưa vào một tín hiệu rất bé, chúng có thể cho phép một dòng điện đi qua (chỉ vị trí ON), hoặc không cho dòng điện đi qua (vị trí OFF). Graphene tinh khiết, chủ yếu là một chất dẫn điện tốt, không thể bật mở và tắt. Tuy nhiên, Geim và nhiều nhà khoa học khác tin rằng graphene có thể biến tính để giải quyết vấn đề này.

Ngoài ra, Geim và các nhà nghiên cứu khác kì vọng tìm được nhiều ứng dụng khác cho graphene. Ngoài công dụng trong việc chế tạo các chất liệu hay trong điện tử học, graphene còn có thể là cơ sở cho các bộ cảm biến hóa chất và cho các máy phát ra ánh sáng trong ngưỡng terahertz. Loại bức xạ này, với tần số khoảng một nghìn tỉ chu trình mỗi giây, là thứ khó tạo ra. Nó có thể là quan trọng, là một công cụ ghi ảnh mới vì cơ thể con người trong suốt ở tần số này, khiến cho loại sóng ánh sáng này có ích cho ngành an ninh hoặc cho các máy quét y khoa.

Graphene còn kinh khủng hơn những gì chúng ta biết: Chịu được cường độ dòng điện gấp 1000 lần thông thường.

Vượt qua thời gian và không gian, graphene có thể chịu được những dòng điện cực đại như vậy mà không hề bị ảnh hưởng”.

Để không hiểu lầm, những gì chúng ta đang nói đến ở đây không phải việc graphene có thể dẫn điện hiệu quả ra sao. Đầu năm 2017, các nhà khoa học đã cố gắng biến loại vật liệu này thành một chất siêu dẫn, có khả năng như con thoi electron mà không hề có điện trở. Ngần đó là quá nhiều và đủ để graphene giữ được danh hiệu “vật liệu thần kỳ” thêm một năm nữa.