Làm mát môi trường bằng tấm màng kim loại không dùng nguồn điện

Các nhà khoa học thuộc Đại học Colorado Boulder (Mỹ) đã sáng chế ra loại tấm màng kim loại có tác dụng làm mát cho môi trường xung quanh mà không cần sử dụng nguồn điện.

Được tổng hợp từ vi cầu trong suốt cùng với polimer và bạc, loại vật liệu này ứng dụng phương pháp làm mát bức xạ thụ động để tiêu tan cái nóng từ vật thể nó bao bọc. Tấm màng có khả năng loại bỏ năng lượng như bức xạ hồng ngoại cũng như phản chiếu ánh sáng Mặt trời.

Trong khi các loại vật liệu làm mát bức xạ ban đêm, bao gồm sơn màu pigment, đã chứng minh được thành công, thì ứng dụng ban ngày lại gặp nhiều thách thức. Vấn đề nảy sinh ở chỗ các vật liệu đó hấp thu ánh sáng mặt trời, nhanh chóng vượt mức năng lượng làm mát và đốt cháy bề mặt chủ thể.

Chính điều này đã thôi thúc các nhà nghiên cứu tạo ra một vật liệu vừa phản chiếu ánh nắng Mặt trời vừa cho phép quá trình phát xạ tia hồng ngoại.

Tấm màng làm mát có thể được ép dưới dạng cuộn, cho phép sản xuất với số lượng lớn. (Ảnh: colorado.edu).

Họ tạo ra một tấm màng mỏng linh hoạt có 2 lớp: Một lớp polymer trong suốt chứa các hạt vi cầu đường kính 8 micrometer silicon-dioxide (SiO₂) phân tán ngẫu nhiên và một lớp phủ bạc dày 200 nanometer.

Ông Ronggui Yang, tác giả của công trình cho biết tấm phim polymer được phân tán ngẫu nhiên này trong suốt trước quang phổ mặt trời song lại có thể giải phóng tia hồng ngoại. Tính cộng hưởng tập thể của các vi cầu sẽ bảo đảm tấm phim hiệu quả trong việc bức xạ tia hồng ngoại. Đồng thời, ánh sáng Mặt trời có thể xuyên qua vật liệu trên và phản lại qua lớp bạc phủ, ngăn chặn tình trạng nóng lên.

Trong các buổi thử nghiệm, kết quả năng lượng giải phóng qua quá trình làm mát trung bình của tấm phim này là hơn 110 W/m² trong suốt 72 tiếng đồng hồ, giữa trưa năng lượng trung bình là 93 W/m². Con số này tương đương với lượng điện được tổng hợp từ một tấm pin Mặt trời điển hình có cùng diện tích. Tấm phim polymer trong suốt này còn có thể được sử dụng để tráng lên bề mặt pin Mặt trời, không chỉ làm mát mà còn tăng tính hiệu quả của pin.

Nhà nghiên cứu Yang nhận xét ưu điểm chính của công nghệ lần này là có thể hoạt động 24/7 mà không cần dùng điện hoặc nước. Đây cũng là cơ hội có thể khám phá ra các ứng dụng tiềm năng trong ngành công nghiệp năng lượng, không gian vũ trụ, nông nghiệp…

Tuy nhiên, nhược điểm của công trình nghiên cứu này là việc bọc tấm phim thành một lớp bao quanh các tòa nhà sẽ không đơn giản như việc tạo phủ một lớp trên mái. Tấm phim có thể làm mát tòa nhà vào mùa hè oi bức, song nếu như vào ban đêm hay mùa đông, tấm phim này vẫn sẽ tiếp tục quá trình làm giảm nhiệt độ của mình.