Giấy cuộn phản xạ nhiệt có thể làm mát mà không cần điện

Không giống như các tấm pin mặt trời, vật liệu mới tiếp tục hoạt động ngay cả khi mặt trời lặn mà không cần nguồn điện bổ sung. Giấy nilon được làm từ vật liệu giá rẻ, dễ sản xuất nên có thể sản xuất hàng loạt dưới dạng cuộn.

Xiaobo Yin, kỹ sư cơ khí và là nhà khoa học vật liệu tại trường Đại học Colorado Boulder cho rằng: “Chúng tôi nhận thấy quá trình sản xuất chi phí thấp này sẽ được biến đổi cho các ứng dụng thực tế”.

Khi bức xạ như ánh nắng mặt trời tác động đến một đối tượng, ánh sáng với các bước sóng khác nhau có thể được phản xạ, truyền tải hoặc hấp thụ tùy thuộc vào tính chất của vật liệu. Ví dụ, vật liệu màu đen như nhựa đường có xu hướng hấp thụ hầu hết ánh sáng nhìn thấy đi đến, trong khi các đối tượng màu nhạt hoặc sáng chói có xu hướng phản xạ ánh sáng đó.

Nhóm nghiên cứu đã tự hỏi liệu có thể thao tác chuyển động của ánh sáng qua một vật liệu để làm mát các đối tượng một cách thụ động mà không cần có điện. Để làm được điều này, các nhà khoa học đã xem xét một đối tượng khổng lồ là Trái đất, tự làm mát vào ban đêm bằng cách tỏa ánh sáng hồng ngoại ra ngoài vũ trụ. Kết quả là Trái đất nóng lên rất nhiều trong ngày do các tia sáng đi đến của ánh nắng mặt trời tấn công hành tinh. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nghi ngờ về phương thức khai thác bức xạ hồng ngoại để làm mát đồng thời làm chệch hướng các tia sáng từ mặt trời.

Các nhà nghiên cứu đã phát minh ra siêu vật liệu gồm ba hợp chất có lớp nền là một tấm dày hơn lá nhôm được làm từ polymetylpenten polyme trong suốt. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã xen kẽ ngẫu nhiên các hạt thủy tinh rất nhỏ trên khắp vật liệu và phủ dưới đáy một lớp mỏng bạc phản xạ.

Các hạt thủy tinh có kích thước vừa phải để tạo ra một hiệu ứng lượng tử được gọi là cộng hưởng phonon-polariton. Hiệu ứng này xuất hiện khi một photon hay hạt ánh sáng trong quang phổ hồng ngoại tương tác với rung động trong các nguyên tử thủy tinh. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khi ánh nắng mặt trời tác động đến phần trên của vật liệu, phần dưới là các hạt thủy tinh và bạc sáng chói của vật liệu tán xạ ánh sáng nhìn thấy trở lại không khí. Trong khi đó, bức xạ hồng ngoại truyền từ phần dưới lên phần trên của vật liệu, cho phép vật liệu ở bên dưới được làm mát. Tổng cộng, khoảng 96% ánh nắng mặt trời tác động trở lại vật liệu.

Khi thử nghiệm vật liệu tại hiện trường, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng vật liệu đã tạo ra một hiệu ứng làm mát tương đương với khoảng 110W cho mỗi mét vuông trong khoảng thời gian 72 giờ và lên đến 90W cho mỗi mét vuông khi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời vào buổi trưa. Đó là năng lượng tương tự được sản sinh bởi một tấm pin mặt trời thông dụng trong khoảng thời gian đó. (Vật liệu làm mát một cách cách thụ động, nhưng không chủ động cung cấp năng lượng như một tấm pin mặt trời).

Gang Tan, giáo sư kỹ thuật dân dụng và kiến trúc tại trường Đại học Wyoming và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Chỉ cần từ 10 – 20m² vật liệu này trên mái nhà là có thể làm mát một ngôi nhà trong mùa hè”.

Vật liệu mới cũng có thể được sử dụng để làm mát các nhà máy nhiệt điện, hiện đang sử dụng nước và năng lượng để làm mát máy. Ngoài ra, vật liệu mới còn có khả năng làm tăng tuổi thọ và nâng cao hiệu suất của các tấm pin mặt trời, thường trở nên quá nóng khi hoạt động có hiệu quả.

N.P.D –NASATI (Theo Livescience)