» Nghiên cứu của Đại học Delaware (Hoa Kỳ) cho thấy các mẫu vật liệu geopolymer tăng cường độ sau 6 tháng tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt bên ngoài Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Kết quả này góp phần củng cố triển vọng sử dụng regolith - lớp vật liệu đất đá tơi xốp phủ trên bề mặt Mặt Trăng, để sản xuất vật liệu xây dựng tại chỗ, đồng thời mở ra thêm hướng nghiên cứu đối với các vật liệu kết dính carbon thấp trên Trái Đất.
Geopolymer đang được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới quan tâm nhờ khả năng tạo ra vật liệu kết dính với mức tiêu thụ năng lượng và phát thải CO₂ thấp hơn so với sản xuất xi măng truyền thống. Những kết quả thử nghiệm mới trong môi trường không gian tiếp tục cung cấp thêm dữ liệu quan trọng về tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu này trong xây dựng ngoài Trái Đất.
Trong một nghiên cứu mới, các mẫu vật liệu geopolymer do nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Delaware phát triển đã được lắp đặt bên ngoài Trạm Vũ trụ Quốc tế trong khoảng 6 tháng nhằm đánh giá khả năng chịu tác động của môi trường quỹ đạo Trái Đất tầm thấp. Đây là môi trường có điều kiện rất khắc nghiệt với bức xạ cao, chân không và sự thay đổi nhiệt độ liên tục.
Kết quả cho thấy các mẫu geopolymer không bị suy giảm tính chất cơ học mà còn tăng cường độ sau quá trình thử nghiệm. Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Advances in Space Research, qua đó củng cố tiềm năng của loại vật liệu kết dính này trong các ứng dụng xây dựng sử dụng nguồn tài nguyên sẵn có trên Mặt Trăng.
Nhóm nghiên cứu Đại học Delaware thử nghiệm gạch geopolymer chế tạo từ vật liệu mô phỏng regolith trên Mặt Trăng.
Theo Giáo sư Norman Wagner, Chủ tịch Robert L. Pigford ngành Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Delaware, regolith là lớp vật liệu đất đá tơi xốp phủ trên bề mặt Mặt Trăng và có thành phần chủ yếu là các khoáng silicat với đặc tính tương tự đất sét. Đây cũng là một trong những loại vật liệu phổ biến nhất trên cả Trái Đất và Mặt Trăng, vì vậy được đánh giá có nhiều tiềm năng cho các ứng dụng xây dựng.
Phòng thí nghiệm của Giáo sư Norman Wagner đang nghiên cứu và phát triển các hệ vật liệu geopolymer, một loại vật liệu kết dính có chức năng tương tự xi măng nhưng hình thành thông qua các phản ứng hóa học để liên kết các khoáng vật giàu aluminosilicat, thay vì phải trải qua quá trình nung ở nhiệt độ rất cao như sản xuất clinker truyền thống.
Theo nhóm nghiên cứu, mục tiêu là tận dụng vật liệu regolith với lượng phụ gia tối thiểu để tạo ra vật liệu xây dựng mà không cần quy trình sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng. Cách tiếp cận này không chỉ hướng tới xây dựng cơ sở hạ tầng trên Mặt Trăng mà còn có thể đóng góp cho việc phát triển các giải pháp xây dựng bền vững hơn trên Trái Đất.
Kết quả nghiên cứu cho thấy regolith có tiềm năng trở thành nguồn nguyên liệu tại chỗ phục vụ xây dựng ngoài không gian. Việc sử dụng nguồn vật liệu sẵn có trên bề mặt Mặt Trăng được kỳ vọng sẽ giúp giảm đáng kể nhu cầu vận chuyển vật liệu xây dựng từ Trái Đất, qua đó giảm chi phí và nâng cao tính khả thi của các sứ mệnh thám hiểm cũng như định cư trong tương lai.
Bên cạnh nghiên cứu được công bố trên Advances in Space Research, nhóm nghiên cứu còn thực hiện 2 nghiên cứu bổ sung đăng trên các tạp chí Acta Astronautica và Journal of Rheology. Một nghiên cứu tập trung phát triển các mô hình trí tuệ nhân tạo nhằm dự đoán đặc tính của vật liệu, trong khi nghiên cứu còn lại xác định các thông số lưu biến quan trọng phục vụ quá trình gia công và sản xuất vật liệu ngay tại địa điểm xây dựng.
Theo nhóm tác giả, các kết quả này góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học cho việc phát triển vật liệu xây dựng từ regolith trong tương lai, đồng thời cung cấp thêm dữ liệu phục vụ nghiên cứu các vật liệu kết dính thế hệ mới hướng tới mục tiêu giảm tiêu hao năng lượng và phát thải trong lĩnh vực xây dựng.
Cem.Info (dịch từ Cemnet)
