Các loại vật liệu như thủy tinh, thép và đất hiếm có tác động to lớn tới nhiều khía cạnh đời sống của con người như công nghệ, kinh tế, chính trị và môi trường.

Theo Conversation, trong suốt lịch sử, vật liệu lặng lẽ định hình hướng đi của nền văn minh nhân loại, tạo thành công cụ, nhà ở, thiết bị và cấu trúc kinh tế. Những vật liệu mới được phát hiện có thể dẫn tới hiệu ứng lan tỏa định hình ngành công nghiệp, thay đổi cân bằng địa chính trị và biến đổi thói quen hàng ngày của con người. Thủy tinh, thép và đất hiếm là ví dụ nổi bật cho thấy những đổi mới trong khoa học vật liệu đã thúc đẩy thay đổi công nghệ và tác động tới nền kinh tế toàn cầu, chính trị và môi trường.

Thủy tinh

Thấu kính sử dụng cho đài quan sát Vera Rubin. Ảnh: Đài quan sát Vera Rubin

Vào đầu thế kỷ 13, sau khi thành phố Constantinople, kinh đô của đế chế Đông La Mã bị cướp phá, một số thợ thủy tinh xuất sắc phải rời quê hương để định cư tại Venice, trung tâm kinh tế chính trị mạnh mẽ thời đó. Giới quý tộc địa phương đón nhận những sản phẩm kính đẹp mắt của thợ thủ công. Tuy nhiên, để ngăn chặn nguy cơ hỏa hoạn từ lò nung, họ đày thợ thủy tinh đến đảo Murano.

Murano trở thành một trung tâm chế tác kính. Vào thế kỷ 15, thợ thủy tinh Angelo Barovier thử nghiệm thêm tro từ cây đốt cháy chứa muối kali vào kính. Muối kali làm giảm nhiệt độ nóng chảy và thủy tinh lỏng trở nên linh hoạt hơn. Nó cũng loại bỏ bong bóng trong thủy tinh và cải thiện độ trong. Loại kính trong suốt này sau đó được sử dụng trong kính lúp và kính mắt.

Máy in của Johannes Gutenberg hoàn thành vào năm 1455, giúp việc đọc sách trở nên dễ tiếp cận hơn với người dân khắp châu Âu. Cùng lúc, nhu cầu về kính đọc sách tăng cao, trở nên phổ biến trong giới học giả, thương nhân và tu sĩ, đủ để sản xuất kính mắt trở thành một nghề nghiệp được công nhận. Đầu thế kỷ 17, kính mắt phát triển thành thiết bị quang học phức hợp. Nhà thiên văn học Galileo Galilei sử dụng kính viễn vọng để quan sát các thiên thể, trong khi nhà khoa học người Hà Lan Antonie van Leeuwenhoek phát hiện ra sự sống vi sinh bằng kính hiển vi.

Các thiết bị sử dụng thấu kính mang lại thay đổi lớn lao. Kính viễn vọng góp phần tái định nghĩa nhiều quan điểm vũ trụ lâu đời. Kính hiển vi cũng mở ra hàng loạt lĩnh vực mới trong sinh học và y học. Những thay đổi này đánh dấu sự khởi đầu của khoa học thực nghiệm, nơi quan sát và đo lường thúc đẩy tạo ra tri thức. Ngày nay, kính viễn vọng không gian James Webb và đài quan sát Vera C. Rubin đang tiếp nối di sản của thế hệ kính viễn vọng đầu tiên trong việc mở rộng tri thức.

Thép

Thép đóng vai trò quan trọng trong cách mạng công nghiệp. Ảnh: Digital Vision

Cuối thế kỷ 18 và 19, cách mạng công nghiệp tạo ra nhu cầu đối với vật liệu bền và đáng tin cậy hơn để sản xuất máy móc, đường sắt, tàu thuyền và xây dựng cơ sở hạ tầng. Vật liệu được chọn là thép nhờ độ cứng, bền và giá thành rẻ. Thép là hỗn hợp chủ yếu của sắt, với lượng nhỏ carbon và nguyên tố khác. Các quốc gia sản xuất thép quy mô lớn từng sở hữu quyền lực kinh tế và chính trị to lớn, ảnh hưởng đến những quyết định địa chính trị.

Nhà phát minh người Anh Benjamin Huntsman tìm ra quy trình nấu chảy sử dụng các bình gốm cao gần một mét gọi là nồi nấu vào thế kỷ 18 tại Sheffield. Quy trình nồi nấu của Huntsman tạo ra thép chất lượng cao hơn để sản xuất công cụ và vũ khí. Một trăm năm sau, nhà phát minh khác tên Henry Bessemer cũng ở Anh phát triển quy trình sản xuất thép thổi oxy, giúp tăng tốc độ sản xuất và giảm chi phí. Tại Mỹ, doanh nhân Andrew Carnegie với biệt danh "Vua thép" đã tạo ra một ngành công nghiệp rộng lớn dựa trên quy trình của Bessemer.

Sự sẵn có của thép thay đổi cách xã hội xây dựng, di chuyển và phòng vệ. Các tòa nhà chọc trời và hệ thống giao thông làm từ thép cho phép những thành phố phát triển, tàu chiến và xe tăng làm từ thép tăng cường sức mạnh quân đội, và ôtô chứa thép trở nên phổ biến trong đời sống tiêu dùng. Kiểm soát tài nguyên và cơ sở hạ tầng biến thép trở thành nền tảng cho quyền lực quốc gia. Sự thống trị của Trung Quốc về thép trong thế kỷ 21 tiếp nối mô hình này. Từ năm 1995 đến 2015, đóng góp của Trung Quốc vào sản xuất thép thế giới tăng từ khoảng 10% lên hơn 50%.

Đất hiếm

Đất hiếm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Ảnh: USDA

Đầu thế kỷ 21, những thành tựu của công nghệ kỹ thuật số và chuyển đổi sang nền kinh tế dựa trên năng lượng tái tạo dẫn tới nhu cầu đối với các nguyên tố đất hiếm tăng vọt. Theo Britannica, nguyên tố đất hiếm là 17 nguyên tố hóa học rất giống nhau, bao gồm neodymium, dysprosium, samarium và một số nguyên tố khác. Chúng tồn tại trong tự nhiên theo nhóm và là thành phần tạo ra nam châm siêu mạnh và hữu ích. Chúng rất cần thiết đối với sản xuất động cơ điện hiệu suất cao, turbine gió và thiết bị điện tử. Do tính chất hóa học tương tự, việc tách và tinh chế nguyên tố đất hiếm gắn liền với quy trình phức tạp và đắt đỏ.

Trung Quốc kiểm soát phần lớn công suất xử lý đất hiếm toàn cầu. Căng thẳng chính trị giữa các quốc gia, đặc biệt là thuế thương mại và cạnh tranh chiến lược, có thể gây ra nguy cơ thiếu hụt hoặc gián đoạn chuỗi cung ứng đất hiếm.

Nguồn: vnexpress.net