Tạo ra loại sơn tiết kiệm điện đầu tiên trên thế giới

Lấy cảm hứng từ những con bướm, nhóm nghiên cứu ở Đại học Central Florida (UCF) đã tạo ra loại sơn thân thiện với môi trường giúp tiết kiệm điện và giảm ấm lên toàn cầu.

Nhóm nghiên cứu tạo ra sơn tiết kiệm điện lấy cảm hứng từ loài bướm. (Ảnh: Science Advances)

Nhà nghiên cứu Debashis Chanda, giáo sư tại Trung tâm công nghệ khoa học nano của UCF, và cộng sự mô tả quá trình phát triển loại sơn mới hôm 8/3 trên tạp chí Science Advances. Dựa trên nguồn cảm hứng sinh học, nhóm nghiên cứu của Chanda sáng tạo sơn plasmon, sử dụng sắp xếp cấu trúc nano của vật liệu không màu như nhôm và nhôm oxit thay vì chất màu. Trong khi thuốc nhuộm pigment điều khiển hấp thụ ánh sáng dựa trên đặc điểm điện tử của vật liệu màu, do đó mỗi màu cần một phân tử mới, thuốc nhuộm kết cấu điều khiển cách ánh sáng phản chiếu, phân tán hoặc hấp thụ dựa trên sắp xếp hình học của cấu trúc nano.

Thuốc nhuộm kết cấu rất thân thiện với môi trường do chỉ sử dụng kim loại và oxit, khác với thuốc nhuộm pigment hiện nay sử dụng phân tử tổng hợp nhân tạo. Các nhà nghiên cứu kết hợp thuốc nhuộm kết cấu với chất liên kết thương mại để tạo ra loại sơn bền màu với tất cả màu sắc. "Màu thông thường phai đi bởi thuốc nhuộm mất khả năng hấp thụ photon", Chandra cho biết. "Ở đây, chúng tôi không bị hạn chế bởi hiện tượng đó. Khi sơn một vật bằng thuốc nhuộm kết cấu, lớp sơn sẽ bền suốt nhiều thế kỷ".

Ngoài ra, do sơn plasmon phản chiếu toàn bộ quang phổ hồng ngoại, loại sơn này hấp thụ ít nhiệt hơn. Kết quả là bề mặt bên dưới mát hơn 13,8 - 16,6 độ C so với dùng sơn thương mại tiêu chuẩn. "Hơn 10% tổng lượng điện ở Mỹ dùng cho điều hòa", Chanda nói. "Chênh lệch nhiệt độ mà sơn plasmon hứa hẹn đem lại sẽ giúp tiết kiệm điện đáng kể, đồng thời giảm lượng khí thải carbon dioxide, góp phần hạn chế ấm lên toàn cầu".

Sơn plasmon cũng cực kỳ nhẹ do có hệ số tiết diện/độ dày lớn. Độ dày của lớp sơn chỉ ở mức 150 nano mét, biến nó thành loại sơn nhẹ nhất thế giới. Loại sơn này nhẹ đến mức chỉ 1,4kg sơn plasmon là đủ để phủ máy bay Boeing 747, vốn cần hơn 454 kg nếu dùng sơn thông thường. Theo Chandra, bước tiếp theo của dự án bao gồm khám phá sâu hơn đặc điểm tiết kiệm điện của lớp sơn để cải thiện khả năng sinh lời khi sản xuất thương mại.