Các nhà khoa học phát triển cửa sổ trong suốt cản nhiệt khi ánh sáng chiếu qua

Các nhà khoa học phát triển vật liệu mới để phủ lên kính cửa sổ, giúp kiểm soát lượng nhiệt chiếu qua tùy theo từng mùa trong năm.

Khi nắng chiếu qua cửa sổ, nhiệt độ trong nhà có thể tăng lên đến mức phải sử dụng hệ thống điều hòa không khí tốn điện. Nhóm chuyên gia tại Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) và Đại học Do Thái Jerusalem (Israel) phát triển vật liệu mới giúp cửa sổ có thể chuyển đổi trạng thái để cản nhiệt, đồng thời vẫn duy trì độ trong suốt cao, New Atlas hôm 9/11 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí ACS Omega.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Nanyang với mẫu kính cửa sổ kết hợp vật liệu mới. (Ảnh: NTU Singapore).

Một số công trình hiện nay đã sử dụng cửa sổ làm bằng kính điện sắc (electrochromic) với khả năng thay đổi màu sắc theo nhu cầu. Tuy nhiên, khi kính tối đi, người dùng rất khó nhìn xuyên qua. Bên cạnh đó, dù chặn được phần nào quang phổ khả khiến của ánh sáng Mặt Trời, chúng cũng không chắc chặn được quang phổ hồng ngoại, yếu tố sinh ra nhiệt.

Vật liệu mới có thể giúp giải quyết vấn đề này. Nó gồm hỗn hợp giá rẻ của titanium dioxide, tungsten trioxide, neodymium-Niobium và thiếc oxide. Nó có thể dùng làm lớp phủ cho kính cửa sổ thông thường và kết nối với mạch điện.

Khi muốn có thêm nhiệt từ ánh nắng, ví dụ như trong mùa đông, người dùng chỉ cần ngắt hoạt động của vật liệu. Điều này cho phép toàn bộ bức xạ hồng ngoại của ánh sáng Mặt Trời xuyên qua. Ngược lại, trong những tháng thời tiết ấm, vật liệu được kích hoạt. Theo mô phỏng của nhóm nghiên cứu, nó có thể cản tới 70% bức xạ hồng ngoại chiếu tới, trong khi vẫn cho phép đến 90% ánh sáng khả kiến của Mặt Trời đi qua.

Các cửa sổ điện sắc hiện nay thường bắt đầu mất hiệu quả sau 3 - 5 năm sử dụng. Tuy nhiên, các thử nghiệm bật tắt lặp lại nhiều lần cho thấy vật liệu mới bền hơn nhiều. Bên cạnh đó, cửa sổ tích hợp vật liệu này cũng có thể phủ thêm một lớp màng kích hoạt bằng điện do cùng nhóm nghiên cứu tạo ra. Lớp màng sử dụng các hạt nano carbon để truyền dẫn hoặc chặn nhiệt từ môi trường bên ngoài.

"Với khả năng kiểm soát cả nhiệt bức xạ hồng ngoại từ Mặt Trời và sự dẫn nhiệt qua cửa sổ, chúng tôi kỳ vọng công nghệ này sẽ đặc biệt hữu ích ở những nơi khí hậu ôn đới. Khi đó, cư dân trong các tòa nhà có thể sử dụng nó để điều chỉnh lượng nhiệt theo nhu cầu của từng mùa, đồng thời vẫn ngắm được phần lớn khung cảnh bên ngoài", tiến sĩ Ronn Goei tại Đại học Công nghệ Nanyang chia sẻ.