Buzz
Viện nghiên cứu Quốc gia Lawrence Berkeley (hay Berkeley Lab) vừa phát triển một loại chất lớp phủ mái nhà được cho là rất thông minh, giúp giữ cho ngôi nhà ấm hơn vào mùa đông và mát mẻ hơn vào mùa hè. Berkely Lab nổi tiếng là một phòng thí nghiệm có uy tín tại Mỹ, chuyên thực hiện các dự án nghiên cứu khoa học cho Bộ Năng lượng của Hoa Kỳ.Cơ bản, khi thời tiết trở nên nóng lên, vật liệu này sẽ phản xạ ánh sáng mặt trời và nhiệt. Nhưng điều đặc biệt là hệ thống làm mát bằng bức xạ này sẽ tự động ngưng hoạt động vào mùa đông, giúp giảm việc sử dụng năng lượng cho cả sưởi ấm và làm mát cho ngôi nhà. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ môi trường. Trong những mùa đông khắc nghiệt, chi phí mua chất đốt để vận hành hệ thống sưởi trong nhà thực sự là một con số không nhỏ.
Hệ thống làm mát bằng bức xạ hoạt động bằng cách hút bức xạ nhiệt ra khỏi ngôi nhà, sau đó thải ra không khí. Vì các bước sóng này có thể xuyên qua khí quyển, nên nhiệt lượng được thoát ra ngoài không khí rất nhanh chóng. So với các phương pháp khác sử dụng sơn trắng để phản xạ ánh sáng mặt trời và tản nhiệt, hệ thống này giữ cho tòa nhà mát mẻ hơn vào mùa hè.
Dù sơn trắng có thể hoạt động hiệu quả vào mùa hè, nhưng vào mùa đông lại khiến ngôi nhà trở nên lạnh hơn. Vì vậy, với nghiên cứu mới này, các nhà khoa học đã phát triển một loại chất phủ mới có thể tự động giữ nhiệt thay vì tản nhiệt khi nhiệt độ giảm. Họ gọi vật liệu này là 'lớp phủ bức xạ thích ứng với nhiệt độ' TARC (Temperature-Adaptive Radiative Coating).
Cốt lõi của công nghệ này là một hợp chất kỳ lạ gọi là 'Vanadi Dioxide' (VO2). Năm 2017, nhóm nghiên cứu đã phát hiện một tính chất đặc biệt của VO2: khi nhiệt độ đạt tới 67°C, vật liệu này sẽ dẫn điện nhưng không dẫn nhiệt, làm tan vỡ quy luật vật lý hiện có.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đã áp dụng hiện tượng kỳ thú này vào thực tế. Ý tưởng là khi thời tiết nóng lên, vật liệu này sẽ hấp thụ nhiệt và phát ra ánh sáng hồng ngoại, giúp ngôi nhà mát hơn vào mùa hè. Nhưng khi thời tiết lạnh đi, vật liệu này sẽ dẫn nhiệt tốt, cho phép ánh nắng từ mặt trời xâm nhập vào ngôi nhà hiệu quả hơn, từ đó giữ cho ngôi nhà ấm hơn.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm vật liệu này bằng cách sử dụng các màng TARC mỏng có kích thước 2cm vuông và so sánh chúng với các mẫu ngói lợp nhà màu tối và màu trắng. Các thiết bị không dây sẽ đo lường sự thay đổi của nhiệt độ và ánh sáng mặt trời trực tiếp vào ngôi nhà.
Và kết quả là TARC đã hoạt động hiệu quả một cách đáng kinh ngạc. Theo các số liệu đo được, TARC phản xạ khoảng 75% ánh sáng mặt trời dù trong bất kỳ điều kiện thời tiết nào. Khi nhiệt độ xung quanh vượt quá 30°C, nó tỏa ra tới 90% lượng nhiệt lên bầu trời. Khi thời tiết lạnh hơn dưới 15°C, TARC chỉ tỏa ra 20% lượng nhiệt.
Dựa trên dữ liệu thu thập, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng cách hoạt động của TARC trong suốt cả năm tại 15 vùng khí hậu khác nhau trên toàn lục địa Hoa Kỳ và ước tính rằng một hộ gia đình trung bình ở Hoa Kỳ có thể tiết kiệm đến 10% hóa đơn tiền điện khi áp dụng TARC.
Các nhà nghiên cứu tin rằng TARC cũng có thể được sử dụng như một vật liệu điều chỉnh nhiệt độ cho ô tô, thiết bị điện tử, vệ tinh và thậm chí cả trong việc làm lều trại hoặc may quần áo. Điều đặc biệt là một nhóm nghiên cứu độc lập cũng vừa công bố một lớp phủ tương tự sử dụng cho kính và cửa sổ, với việc sử dụng các hạt nano Vanadium Dioxide như một trong những thành phần chính của nó.
Theo Berkely Lab
