Các nhà khoa học Trung Quốc vừa phát triển một loại vật liệu mới có khả năng làm mát công trình mà không cần sử dụng điện. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ mở ra giải pháp tiết kiệm năng lượng, giảm phụ thuộc vào điều hòa nhiệt độ và góp phần hạn chế phát thải carbon.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell Reports Physical Science cho thấy loại vật liệu mới có thể phản xạ tới 98,7% bức xạ mặt trời, đồng thời ngăn không cho hơi lạnh bên trong tòa nhà thất thoát ra ngoài.
Giảm nhiệt độ mà không tiêu tốn điện năng
Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Trịnh Châu (Trung Quốc) và Đại học Nam Úc đã phát triển một loại màng siêu vật liệu sinh học từ axit polylactic (PLA) loại nhựa có nguồn gốc thực vật đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Khác với các hệ thống làm mát truyền thống cần điện năng để vận hành, loại màng này hoạt động hoàn toàn thụ động. Khi được phủ lên các bề mặt tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, vật liệu sẽ phản xạ gần như toàn bộ năng lượng nhiệt từ ánh nắng, giúp hạn chế hấp thụ nhiệt vào bên trong công trình.
Theo các nhà khoa học, khả năng phản xạ tới 98,7% ánh sáng mặt trời là yếu tố then chốt giúp vật liệu đạt hiệu quả làm mát vượt trội.
Ông Yangzhe Hou, nhà nghiên cứu thuộc Đại học Trịnh Châu và Đại học Nam Úc, cho biết: "Màng siêu vật liệu của chúng tôi mang đến giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho điều hòa không khí – một trong những nguồn tiêu thụ điện năng lớn và góp phần làm gia tăng phát thải carbon".
Nhiệt độ có thể giảm hơn 9 độ C
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, vật liệu mới giúp giảm nhiệt độ bề mặt tới 9,2 độ C trong những thời điểm bức xạ mặt trời mạnh nhất.
Các thử nghiệm ngoài thực tế cũng cho kết quả khả quan. Ban ngày, nhiệt độ trung bình giảm khoảng 4,9 độ C, trong khi vào ban đêm mức giảm đạt khoảng 5,1 độ C.
Đáng chú ý, hiệu quả làm mát không chỉ xuất hiện khi trời nắng gắt mà còn được duy trì trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.
Ngoài khả năng làm mát, độ bền của vật liệu cũng gây chú ý.
Theo nhóm nghiên cứu, sau 120 giờ thử nghiệm trong môi trường axit và tiếp xúc với tia cực tím với cường độ tương đương khoảng 8 tháng sử dụng ngoài trời, màng vật liệu vẫn duy trì hiệu quả làm mát đáng kể, giúp giảm nhiệt độ tới 6,5 độ C.
Ông Xianhu Liu, đồng tác giả nghiên cứu tại Đại học Trịnh Châu, nhấn mạnh rằng công nghệ này không cần đến điện năng hay bất kỳ hệ thống cơ khí nào để hoạt động.
"Không giống các công nghệ làm mát truyền thống, màng siêu vật liệu này hoạt động hoàn toàn thụ động. Đồng thời, việc sử dụng nhựa sinh học PLA phân hủy sinh học cũng giúp giảm tác động môi trường so với các vật liệu có nguồn gốc dầu mỏ hoặc gốm sứ", ông nói.
Có thể giúp giảm hơn 20% điện năng cho các tòa nhà
Các mô phỏng được thực hiện tại những khu vực có khí hậu nóng như thành phố Lhasa, thủ phủ Khu tự trị Tây Tạng (Trung Quốc), cho thấy việc ứng dụng vật liệu này trên quy mô lớn có thể giúp các tòa nhà giảm tới 20,3% mức tiêu thụ năng lượng hằng năm nhờ cắt giảm nhu cầu sử dụng điều hòa nhiệt độ.
Hiện công nghệ vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu hướng tới sản xuất quy mô lớn. Tuy nhiên, nhóm phát triển đã bắt đầu xem xét nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như xây dựng, giao thông vận tải, nông nghiệp, điện tử và y sinh học.
Một trong những hướng ứng dụng đáng chú ý là phát triển các loại băng gạc y tế có khả năng duy trì nhiệt độ thấp hơn mà không cần đến các thiết bị làm mát chủ động.
Các nhà nghiên cứu kỳ vọng vật liệu mới sẽ góp phần giải quyết bài toán tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng do biến đổi khí hậu, đồng thời tạo ra một hướng đi bền vững hơn cho các công nghệ làm mát trong tương lai.
Nguồn: Elconfidencial
Minh Khang
