Bê tông, là vật liệu quan trọng trong ngành xây dựng, thường xuyên đối mặt với những thách thức về tuổi thọ và sự hư hại do ảnh hưởng của môi trường. Để giám sát chất lượng của bê tông một cách hiệu quả và chi phí thấp, nhóm nghiên cứu tại Đại học São Paulo ở Brazil và Đại học Leuven ở Bỉ đã phát triển một vật liệu phát quang mới có khả năng đo lường sự suy giảm của bê tông ngay tại chỗ khi tiếp xúc với tia cực tím.

Bê tông, có tuổi thọ trung bình khoảng 50 năm, thường phải đối mặt với hiện tượng axit hóa do sự xâm nhập của nước, muối, và khí CO2 từ không khí. Điều này dẫn đến ăn mòn của thanh cốt thép, làm giảm khả năng chịu trọng lượng của bê tông. Để ngăn chặn hiện tượng này, các biện pháp như thêm lớp bảo vệ đã được áp dụng, nhưng đo lường mức độ hư hại thường đòi hỏi việc lấy mẫu và phân tích tại phòng thí nghiệm, một quy trình tốn kém và gây nguy cơ làm thay đổi cấu trúc bê tông.

Vật liệu phát quang mới được phát triển bởi nhóm nghiên cứu này có thể thay đổi màu từ cam đến đỏ khi tiếp xúc với tia cực tím, phản ánh sự suy giảm của bê tông dựa trên lượng cacbonat mà nó hấp thụ. Điều này giúp kỹ sư và nhà xây dựng phân tích chất lượng bê tông ngay tại công trình, mà không cần phải đưa mẫu về phòng thí nghiệm.

Sử dụng chất xúc tác dựa trên hydroxit kép phân lớp (LDH) và thêm europium hóa trị ba (Eu 3+), vật liệu này đã cho thấy khả năng phát quang ổn định và biến đổi tùy thuộc vào lượng cacbonat bê tông hấp thụ. Điều này mang lại khả năng phân biệt sự suy giảm của bê tông và có thể hỗ trợ việc xác định thời điểm cần bảo trì, mà không làm thay đổi cấu trúc của nó.

Alysson Ferreira Morais, thành viên của nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh vai trò của vật liệu này: "Vật liệu có thể giúp xác định thời gian thực cấu trúc bên trong bê tông đang xuống cấp như thế nào và khi nào cần bảo trì, mà không cần khoan hay chờ phân tích trong phòng thí nghiệm."

Bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu sẽ là phát triển một cảm biến để phát hiện vật liệu phát quang này và thử nghiệm nó trong điều kiện thực tế. Điều này giúp xác minh khả năng chịu thời tiết và độ ổn định của vật liệu trong bê tông. Giáo sư Danilo Mustafa, thành viên của nhóm, cũng nhấn mạnh rằng phương pháp mới này có tiềm năng giảm chi phí và giảm lượng carbon thải, cung cấp lợi ích cho việc duy trì bền vững của cảnh quan xây dựng và môi trường.

Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trong tạp chí Chemical Communications. Đây là một bước quan trọng trong việc phát triển công nghệ giám sát và bảo trì cơ sở hạ tầng xây dựng.

Nguồn: Techxplore.com