Một giải pháp đã xuất hiện nhờ một loại sơn có thể làm mát một tòa nhà mà không cần tới điều hòa nhiệt độ. Các kỹ sư của ĐH Purdue của Mỹ đã tạo ra một loại sơn trắng có thể giữ cho bề mặt mát hơn so với môi trường xung quanh tới khoảng 7,8 độ C - gần giống như tác dụng của một chiếc tủ lạnh nhưng không tốn năng lượng.
Truyền nhiệt ra ngoài vũ trụ
Theo các nhà nghiên cứu, loại sơn mới trên sẽ thay thế nhu cầu dùng điều hòa nhiệt độ bằng cách gần như không hấp thụ năng lượng mặt trời, đồng thời truyền nhiệt ra khỏi tòa nhà. Nếu tòa nhà không nóng lên, người ta sẽ không cần bật điều hòa không khí.
Giáo sư kỹ thuật cơ khí Xiulin Ruan của ĐH Purdue cho biết: “Việc bề mặt chịu ánh sáng trực tiếp từ mặt trời mà lại mát hơn nhiệt độ trạm thời tiết địa phương thông báo là điều khó tin, nhưng chúng tôi đã chứng minh nó có thể xảy ra”.
Lớp sơn sẽ không chỉ truyền nhiệt ra khỏi bề mặt mà còn từ Trái đất vào tận sâu trong vũ trụ - nơi nhiệt được truyền đi vô hạn với tốc độ ánh sáng. Bằng cách này, nhiệt không bị mắc kẹt trong bầu khí quyển và góp phần khiến trái đất nóng lên.
“Chúng tôi không chuyển nhiệt từ bề mặt vào bầu khí quyển. Chúng tôi chỉ loại bỏ nó ra bên ngoài vũ trụ - nơi chứa nhiệt vô hạn” – ông Xiangyu Li, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts cho biết. Ông làm việc trong dự án này với tư cách là nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm của Giáo sư Ruan.
Các nhà nghiên cứu cho rằng bề mặt Trái đất sẽ thực sự trở nên mát hơn với công nghệ này nếu lớp sơn được áp dụng cho nhiều loại bề mặt bao gồm đường xá, mái nhà và ô tô trên khắp thế giới.
Trong một bài báo mới đăng tải trên tạp chí Cell Reports Physical Science, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng, so với sơn trắng thương mại, loại sơn mà họ phát triển có thể duy trì nhiệt độ thấp hơn dưới ánh nắng trực tiếp và phản xạ nhiều tia cực tím hơn. Bằng chứng họ đưa ra là hình ảnh camera hồng ngoại chụp 2 loại sơn trong các thí nghiệm trên sân thượng.
Ông Ruan cho biết: “Một camera hồng ngoại cung cấp cho bạn kết quả đo nhiệt độ giống như nhiệt kế để đánh giá xem ai đó có bị sốt hay không. Những chỉ số đưa ra xác nhận sơn của chúng tôi có nhiệt độ thấp hơn cả môi trường xung quanh và các loại sơn khác”.
Các các loại “sơn chống nóng” thương mại hiện nay trên thị trường chỉ phản chiếu 80 - 90% ánh sáng và không thể đạt được nhiệt độ thấp hơn môi trường xung quanh. Lớp sơn trắng mà các nhà nghiên cứu tại Purdue tạo ra phản chiếu 95,5% ánh sáng Mặt trời và tỏa nhiệt hồng ngoại hiệu quả.
Thành công sau 6 năm nghiên cứu
Việc phát triển công thức sơn này không dễ dàng. Nghiên cứu kéo dài 6 năm dựa trên những nỗ lực từ những năm 70 của thế kỷ trước nhằm phát triển sơn làm mát bức xạ như một giải pháp thay thế khả thi cho điều hòa nhiệt độ truyền thống.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét hơn 100 sự kết hợp vật liệu khác nhau, thu hẹp chúng xuống còn 10 và thử nghiệm khoảng 50 công thức khác nhau cho mỗi vật liệu. Cuối cùng họ đã chọn được công thức cấu tạo từ canxi cacbonat - một hợp chất có nhiều trong đất thường được tìm thấy trong đá và vỏ sò.
Hợp chất này vốn được dùng làm chất độn của sơn, nó cho phép tạo ra công thức hoạt động về cơ bản giống như sơn trắng thương mại nhưng có đặc tính làm mát tăng cường đáng kể. Những chất độn canxi carbonat khiến sơn sáng bóng, có màu “siêu trắng” và nó hầu như không hấp thụ tia cực tím do cái gọi là “vùng cấm lớn” do cấu trúc nguyên tử của chúng. Chúng cũng có sự tập trung lớn các hạt với kích cỡ khác nhau, cho phép sơn tăng hiệu quả khi phân tán ánh sáng Mặt trời.
“Điều hòa không khí của bạn hoạt động chủ yếu do ánh sáng Mặt trời làm nóng mái nhà và tường, khiến bên trong ngôi nhà ấm hơn. Loại sơn này về cơ bản sẽ tạo ra sự điều hòa không khí miễn phí bằng cách phản chiếu lại ánh sáng Mặt trời trên và bù đắp lượng nhiệt tăng lên từ bên trong ngôi nhà của bạn” – Nghiên cứu sinh tiến sĩ về kỹ thuật cơ khí Joseph Pe People nói, ông cũng là đồng tác giả của công trình này.
Việc giảm sử dụng điều hòa không khí cũng có nghĩa là sử dụng ít năng lượng làm từ than hơn, điều này có thể dẫn đến việc giảm lượng khí thải carbon dioxide. Các nhà nghiên cứu đang tiến hành xem xét kỹ hơn để đánh giá những lợi ích này.
Các nhà nghiên cứu cũng đang xem xét việc phát triển các màu sơn khác có tác dụng làm mát. Nhóm nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế quốc tế về công thức sơn này thông qua Văn phòng Thương mại hóa Công nghệ của Quỹ nghiên cứu Purdue.
Nghiên cứu trên được hỗ trợ bởi Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ làm mát tại ĐH Purdue và Văn phòng Nghiên cứu Khoa học của lực lượng Không quân thông qua Chương trình Thiết bị nghiên cứu của ĐH Quốc phòng.
