TiaSang
Thứ 4, Ngày 12 tháng 8 năm 2020
Đổi mới sáng tạo

Tấm phim cách nhiệt giá rẻ giảm nóng bề mặt đến 10 oC

28/02/2017 10:54 -

Các nhà khoa học vừa sáng chế ra một loại tấm phim cách nhiệt bằng plastic trong suốt không hấp thụ những ánh sáng nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng lại hút nhiệt từ bất kì bề mặt nào mà nó tiếp xúc.


Ban ngày, hầu hết các vật liệu – từ bê tông, nhựa đường, kim loại, đến con người – đều hấp thụ ánh sáng khả kiến và ánh sáng cận hồng ngoại từ mặt trời. Nguồn năng lượng bổ sung này kích thích các phân tử, làm chúng tăng nhiệt rồi cuối cùng tỏa ra năng lượng dưới dạng photon hồng ngoại sóng trung. Hiện tượng này giúp các vật liệu nguội đi, đặc biệt là vào ban đêm, khi chúng không còn hấp thụ ánh sáng khả kiến nhưng vẫn phát ra các photon hồng ngoại.

Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã cố gắng gia tăng hiệu ứng “làm mát thụ động” này bằng cách tạo ra những vật liệu hấp thụ ánh sáng khả kiến ít nhất có thể nhưng vẫn tiếp tục phát ra ánh sáng hồng ngoại sóng trung. Năm 2014, nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Shanhui Fan, kĩ sư điện tại Đại học Stanford, Palo Alto, California, Mỹ, đã tạo ra một tấm phim từ silicon dioxide và hafnium oxide, vừa phản xạ hầu hết tất cả ánh sáng chiếu đến vừa phát ra ánh sáng hồng ngoại sóng trung rất mạnh, cho phép nó làm mát các bề mặt đến 5oC. Tuy nhiên, Fan và các đồng nghiệp của ông phải sử dụng công nghệ phòng sạch để tạo ra tấm phim, một quy trình đắt đỏ không hiệu quả khi đưa vào sản xuất ở quy mô lớn.

Xiaobo Yin, nhà khoa học vật liệu tại Đại học Colorado, Boulder, nhận thấy tấm phim cách nhiệt của Fan hoạt động hiệu quả một phần nhờ vào việc kích thích các photon hồng ngoại di chuyển giữa các lớp của tấm phim, khiến nó phát ra tia hồng ngoại mạnh hơn. Yin băn khoăn liệu có cách nào đơn giản hơn để tạo ra vật liệu có cùng tính năng như vậy. Ông và các đồng nghiệp đã trộn bột thủy tinh (gồm các hạt thủy tinh có đường kính khoảng 8 micromet – lớn hơn một chút so với một tế bào hồng cầu) với plastic thành những tấm trong suốt, rộng 30 cm, được gọi là polymethylpentene. Sau đó, họ phủ một lớp bạc mỏng sáng như gương ở mặt sau của tấm vật liệu.

Khi phủ tấm vật liệu này ra ngoài các bề mặt vào giữa trưa nắng, lớp bạc dưới cùng phản xạ hầu hết ánh sáng khả kiến chiếu vào: Tấm phim chỉ hấp thụ khoảng 4% photon chạm đến. Đồng thời, tấm phim cũng hút nhiệt ra khỏi bất cứ bề mặt nào mà nó phủ lên và phát xạ năng lượng đó ở tần số hồng ngoại sóng trung 10 micromet.

Vì chỉ có ít phân tử không khí hấp thụ hồng ngoài ở tần số đó nên bức xạ thoát vào không trung mà không làm nóng không khí hay những vật liệu xung quanh, khiến cho vật thể được che phủ bên dưới hạ nhiệt tới 10oC. Quan trọng không kém, Yin nhấn mạnh, tấm phim cách nhiệt này có thể sản xuất dưới dạng các cuộn, với giá chỉ từ 0,25 đến 0,5USD/m2.

Yin nói rằng ông và các đồng nghiệp đang nghiên cứu một ứng dụng nhằm làm mát nước dùng để làm mát các tòa nhà. Ở các nhà máy điện, làm mát nước chỉ một vài độ cũng có thể giúp tăng năng suất của nhà máy lên một hoặc hai điểm phần trăm, một “mối lợi lớn”, Yin nói. Kể cả không có lớp bạc phủ ở mặt sau thì tấm phim vẫn có thể làm mát các tấm pin mặt trời, nhờ thế giúp nó sản sinh nhiều điện hơn.

Nhàn Vũ dịch

Nguồn:
http://www.sciencemag.org/news/2017/02/cheap-plastic-film-cools-whatever-it-touches-10-c

 

Tags: