Loại vật liệu thay đổi màu sắc mới có thể vừa làm mát vừa sưởi ấm cho tòa nhà

[nguoiduatinabc]

Cần rất nhiều năng lượng để giữ không khí bên trong nhà dễ chịu để sống và làm việc.

Ở nhiều nơi trên thế giới, khoảng một nửa năng lượng dùng để sưởi ấm và làm mát, qua đó làm tăng tiền ga tiền điện và tăng luôn khí thải nhà kính.

Mặc dù có nhiều tòa nhà có tường được làm bằng vật liệu cách nhiệt để duy trì nhiệt độ phù hợp, nhưng những tòa nhà khác, đặc biệt là những tòa nhà cũ, sử dụng rất nhiều năng lượng để phục vụ cho mục đích này.



Các nhà khoa học từ lâu đã nghiên cứu các giải pháp công nghệ cao để giải quyết vấn đề này. Và bây giờ, các nhà khoa học vật liệu đã phát triển được một loại phim đổi màu có thể chuyển đổi giữa hai chế độ sưởi ấm và làm mát. Loại phim này mỏng hơn cả một chiếc thẻ tín dụng cần rất ít năng lượng để hoạt động và có thể một ngày nào đó sẽ phủ cả những tòa nhà lãng phí năng lượng nhất để tỏa nhiệt vào mùa hè và giữ nhiệt vào mùa đông.

Loại phim này được thiết kế dựa trên một hiện tượng tự nhiên gọi là làm mát bức xạ, làm cho nhiệt độ ngoài trời giảm xuống vào ban đêm và từ đó làm mát Trái Đất. Tất cả mọi thứ xung quanh chúng ta, bao gồm cả cơ thể và những tòa nhà, liên tục tỏa ra nhiệt dưới dạng bức xạ hồng ngoại trung bình: sóng điện từ nằm trong số những sóng có tần số thấp hơn ánh sáng mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt. Nếu nhắm một cái camera nhiệt vào Trái Đất từ ngoài không gian, chúng ta có thể thấy nhiệt tỏa ra.

Bầu khí quyển của Trái Đất cho phép nhiều tia hồng ngoại trung bình tỏa ra ngoài vũ trụ so với các bước sóng ánh sáng khác. Mặc dù phần lớn lượng nhiệt đó rời khỏi Trái đất, nhưng một số vẫn bị khí nhà kính giữ lại trong khí quyển, đủ để làm mất cân bằng nhiệt của hành tinh và khiến nhiệt độ tăng lên.

Một trong số các giải pháp là các lớp phim có thể quấn quanh các công trình xây dựng để chúng phát ra nhiều nhiệt hơn. Nhưng nhiều khu vực trên thế giới trải qua mùa đông khắc nghiệt cũng như mùa hè oi ả nên làm sao để cân bằng giữa hai chuyện này là ưu tiên hàng đầu. Đây là động lực để các nhà khoa học tạo ra lớp phủ mới, có thể chuyển đổi giữa phát nhiệt cao và thấp chỉ bằng một cú kích điện đơn giản.

Loại vật liệu mới này bắt đầu với chế độ làm mát. Dưới một lớp dẫn điện cực kỳ mỏng là một lớp nước với các ion đồng hòa tan. Lúc này, nó tỏa nhiệt một cách tự nhiên, làm mát bên trong tòa nhà. Sau đó, khi lớp dẫn điện kích hoạt, ion đồng bám lên bề mặt, tạo thành một lớp mỏng. Bởi vì đồng phát ra rất ít nhiệt từ tia hồng ngoại tầm trung mà nó hấp thụ, loại vật liệu này giữ lại nhiệt. Quá trình này có thể lặp đi lặp lại, mặc dù sau khoảng 1.000 chu kỳ thì chế độ làm mát và sưởi ấm không còn hiệu quả như lúc ban đầu nữa.

Theo các nhà khoa học, nếu công nghệ này được dùng bên ngoài một tòa nhà, nó có thể tiết kiệm được 8,4% lượng năng lượng dùng để sưởi ấm và làm mát ở những nơi có nhiệt độ biến đổi bất thường. Màu sắc của tòa nhà cũng sẽ biến đổi từ màu trắng đậm vào mùa hè sang màu đồng kim loại vào mùa đông, cho dù một loại sơn đặc biệt có thể được dùng chung với loại phim này nhưng không ảnh hưởng gì đến bức xạ hồng ngoại trung bình.

Ngoài việc mất đi tính hiệu quả theo thời gian, loại vật liệu mới này vẫn còn đắt. Điện cực mỏng bao phủ lớp ngoài của phim là graphene chất lượng cao. Độ mỏng đáng kinh ngạc của graphene cho phép nhiệt truyền qua trong khi vật liệu này vẫn dẫn điện. Để giảm chi phí, các nhà khoa học phải làm sao có được kết quả tương tự với những loại vật liệu rẻ tiền hơn và có thể được sản xuất trên quy mô lớn. Sẽ mất thời gian để có được một mức giá phù hợp cho loại vật liệu mới này và có thể không có nhiều tòa nhà sử dụng nó vào thời điểm hiện tại. Nhưng đây là một chủ đề đang có sức thu hút lớn. Có thể việc giảm được 8% năng lượng sử dụng là một con số nhỏ nhưng nếu xét trên bình diện lớn, con số này có mức ảnh hưởng lớn.