Trong những năm gần đây, các vụ cháy rừng thảm khốc đã phá hủy nhà cửa và cơ sở hạ tầng, gây tổn thất to lớn đến tính mạng và sinh kế của người dân sống tại các khu vực bị ảnh hưởng, đồng thời tác động xấu đến tài nguyên đất hoang và nền kinh tế. Vì thế, cần có các giải pháp mới để chống cháy rừng và bảo vệ các khu vực khỏi bị thiệt hại. Vì thế, các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford đã tạo ra một loại gel chứa nước, có thể phun vào nhà cửa và cơ sở hạ tầng quan trọng để ngăn không cho chúng bị bắt lửa trong các vụ cháy rừng. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials cho thấy loại gel mới tồn tại lâu và hiệu quả hơn nhiều so với các loại gel thương mại hiện có.

Eric Appel, phó giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Trong điều kiện cháy rừng thông thường, gel sẽ khô trong vòng 45 phút. Chúng tôi đã tạo ra một loại gel có phạm vi ứng dụng rộng hơn, có thể phun gel trước khi cháy và gel phát huy hiệu quả hoạt động tốt hơn khi cháy xảy ra".

Bảo vệ lâu dài

Gel mới được làm từ polyme siêu thấm, tương tự như bột thấm có trong tã giấy dùng một lần. Khi polyme siêu thấm được trộn lẫn với nước và phun lên tòa nhà, nó sẽ nở ra thành chất dạng gelatin bám vào bên ngoài kết cấu, tạo thành lớp chắn dày và ướt.

Tuy nhiên, các điều kiện tại khu vực gần đám cháy rừng cực kỳ khô, trong đó mức nhiệt có thể lên tới gần 100 độ, gió mạnh và độ ẩm bằng không và ngay cả nước bị giữ trong gel cũng bốc hơi khá nhanh. Ví thế, trong loại gel mới, nước chỉ là lớp bảo vệ đầu tiên. Ngoài polyme gốc cellulose, gel còn chứa các hạt silic, bị bỏ lại khi gel tiếp xúc với nhiệt.

Changxin "Lyla" Dong, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đã phát hiện ra một hiện tượng độc đáo khi một hydrogel mềm, nhão chuyển đổi liền mạch thành một lớp khí gel bền chắc trong điều kiện nhiệt, mang lại khả năng bảo vệ cháy rừng hiệu quả và lâu dài. Bước đột phá có ý nghĩa môi trường này vượt trội hơn các giải pháp thương mại hiện nay, cung cấp một hàng phòng thủ vượt trội có thể mở rộng để chống cháy rừng. Khi nước sôi và toàn bộ cellulose cháy hết, các hạt silic còn lại được kết hợp thành bọt. Bọt cách nhiệt tốt và cuối cùng phân tán toàn bộ nhiệt, bảo vệ toàn bộ lớp nền bên dưới".

Silic tạo thành gel khí, một cấu trúc xốp, chắc chắn và là chất cách nhiệt đặc biệt tốt. Các khí gel silic tương tự được sử dụng trong các ứng dụng không gian vì chúng cực kỳ nhẹ và có thể ngăn chặn hầu hết các phương pháp truyền nhiệt.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một số công thức gel mới bằng cách phun lên các tấm gỗ ép và cho tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa từ đèn khò gas cầm tay, cháy ở nhiệt độ cao hơn đáng kể so với cháy rừng. Công thức gel mới hiệu quả nhất chịu nhiệt kéo dài hơn bảy phút trước khi tấm gỗ ép bắt đầu cháy thành than. Khi họ thử nghiệm một loại gel có bán trên thị trường theo cách tương tự, thời gian bảo vệ tấm gỗ ép chỉ chưa đến 90 giây.

Theo các tác giả, các loại gel truyền thống không có tác dụng khi chúng khô đi. Vật liệu mới tạo thành khí gel silic này khi tiếp xúc với lửa, tiếp tục bảo vệ các chất nền đã xử lý sau khi nước đã bốc hơi hết. Vật liệu này có thể dễ dàng được rửa trôi khi đám cháy đã tắt.

Hiện tại, công thức gel mới ổn định khi lưu trữ, dễ dàng phun bằng thiết bị tiêu chuẩn và bám dính tốt trên mọi loại bề mặt. Các loại gel được làm từ các thành phần không độc hại đã được Cơ quan Lâm nghiệp Hoa Kỳ chấp thuận sử dụng và các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu để chứng minh khả năng chúng dễ dàng bị phân hủy bởi các vi khuẩn trong đất. Các tác giả hy vọng sẽ triển khai thí điểm ứng dụng loại gel này để bảo vệ cơ sở hạ tầng quan trọng khi hỏa hoạn xảy ra.

N.P.D (NASATI), theo Techxplore, 9/2024