Các nhà khoa học ở đại học Perdue, Mỹ vừa phát triển ra một loại sơn siêu trắng, có khả năng phản xạ gần như tuyệt đối ánh sáng mặt trời, giảm tối đa nhiệt năng hấp thụ từ nguồn năng lượng này. Những bề mặt phủ lớp sơn này có nhiệt độ thấp hơn xung quanh khoảng 10 độ C, từ đó các nhà khoa học muốn ứng dụng loại sơn này để phủ ngoại thất nhà cửa, giúp bên trong tiết kiệm điện chạy quạt và máy lạnh để làm mát không khí.
Nghiên cứu này vừa được đăng tải trên tờ tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces, và được cấp vốn nghiên cứu bởi trung tâm nghiên cứu công nghệ làm mát của đại học Perdue kết hợp với văn phòng nghiên cứu khoa học của Không quân Mỹ.
Xiulin Ruan, giáo sư ngành kỹ thuật cơ khí đại học Perdue, một trong những đồng chủ biên cuộc nghiên cứu này cho biết: “Loại sơn chúng tôi nghiên cứu ra chỉ hấp thụ 1.9% ánh sáng mặt trời, trong khi những loại sơn thương mại hiện giờ hấp thụ từ 10 đến 20% nguồn năng lượng này.” Điều này có nghĩa là theo giáo sư Ruan, sơn ngoại thất hiện giờ chỉ tán xạ được từ 80 đến 90% ánh sáng mặt trời.
Dưới máy đo nhiệt độ hồng ngoại, các nhà khoa học phát hiện ra loại sơn này không chỉ không khiến bề mặt nóng lên, mà còn giúp những khu vực lân cận tản nhiệt:
![[IMG]](https://photo2.tinhte.vn/data/attachment-files/2021/04/5446939_Tinhte_Son1.jpg)
Nghiên cứu này vừa được đăng tải trên tờ tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces, và được cấp vốn nghiên cứu bởi trung tâm nghiên cứu công nghệ làm mát của đại học Perdue kết hợp với văn phòng nghiên cứu khoa học của Không quân Mỹ.
Xiulin Ruan, giáo sư ngành kỹ thuật cơ khí đại học Perdue, một trong những đồng chủ biên cuộc nghiên cứu này cho biết: “Loại sơn chúng tôi nghiên cứu ra chỉ hấp thụ 1.9% ánh sáng mặt trời, trong khi những loại sơn thương mại hiện giờ hấp thụ từ 10 đến 20% nguồn năng lượng này.” Điều này có nghĩa là theo giáo sư Ruan, sơn ngoại thất hiện giờ chỉ tán xạ được từ 80 đến 90% ánh sáng mặt trời.
Dưới máy đo nhiệt độ hồng ngoại, các nhà khoa học phát hiện ra loại sơn này không chỉ không khiến bề mặt nóng lên, mà còn giúp những khu vực lân cận tản nhiệt:
Theo tính toán từ thử nghiệm của các nhà khoa học, với khả năng tán xạ gần hết ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt lớp sơn, thì mỗi mét vuông sơn này có khả năng cách nhiệt tương đương 113 W năng lượng. Nếu đem loại sơn này phủ lên mái nhà diện tích gần 100 mét vuông, bề mặt cách nhiệt tương đương 10 kW năng lượng vận hành hệ thống làm mát như máy lạnh chẳng hạn. Con số này cao hơn nhiều so với công suất thực tế của hầu hết các hệ thống điều hòa không khí hộ gia đình hiện tại. Bản thân loại sơn này hấp thụ nhiệt ít hơn, tản nhiệt mạnh hơn, từ đó đạt được một mục tiêu rất khó, đấy là tạo ra bề mặt có nhiệt độ thấp hơn so với trung bình xung quanh.
Theo giáo sư Ruan, những loại sơn cách nhiệt hiện tại trên thị trường thường được tạo ra từ hợp chất titanium dioxide, tán xạ những bước sóng ánh sáng mắt thường có thể nhìn thấy và bước sóng cận hồng ngoại, nhưng lại hấp thụ bước sóng tử ngoại từ ánh sáng mặt trời, khiến bề mặt vẫn nóng lên. Chúng chỉ “mát” hơn so với những bề mặt có màu tối hơn xung quanh mà thôi, chứ vẫn ấm hơn so với nhiệt độ môi trường xung quanh.
Dù rằng những loại sơn cách nhiệt ngoại thất hiện giờ “có còn hơn không”, nhưng giáo sư Ruan và các cộng sự muốn tìm ra một giải pháp khác có thể tán xạ cả tia tử ngoại thay vì hấp thụ chúng như những loại sơn có bán trên thị trường hiện tại. Và thế là trong 7 năm qua, các nhà khoa học ở đại học Perdue đã thử nghiệm hơn 100 chất liệu khác nhau, cuối cùng đi đến kết luận với barium sulfate, một hợp chất phản xạ được tia UV hiện tại đang được dùng rộng rãi trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, giấy ảnh, sơn dầu, cùng nhiều ứng dụng khác. Không chỉ dừng ở đó, họ còn tạo ra được một loại sơn khác ứng dụng calcium carbonate, tán xạ được 95.5% ánh sáng mặt trời.
Barium sulfate chỉ là điểm khởi đầu, vì các nhà khoa học còn tối ưu hóa khả năng tán xạ ánh sáng và tản nhiệt của loại sơn này bằng cách tăng hàm lượng hợp chất phản xạ tia UV lên 60% so với khoảng 10% như trong những loại sơn thương mại hóa hiện tại. Và có thể nói, đây là một phát kiến mới trong công cuộc bảo vệ môi trường.
Lý do cho lời khẳng định này là, loại sơn vừa được phát minh ra giúp bề mặt mát hơn, nghĩa là bên trong ngôi nhà sẽ cần ít điện năng tiêu thụ hơn để làm mát không khí, từ đó giảm tối đa việc tiêu thụ năng lượng hóa thạch để sản xuất điện phục vụ sinh hoạt, mục đích cuối cùng là giảm thải khí nhà kính. Tác dụng thứ hai của loại sơn này vẫn liên quan đến việc giảm sử dụng máy lạnh, khi nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời có thể được tán xạ dưới dạng những bước sóng điện từ ra khỏi bầu khí quyển.
Bản chất máy lạnh vận hành theo phương pháp đẩy khí nóng trong nhà ra ngoài, và nó tạo ra một hiện tượng gọi là đảo nhiệt đô thị, khi trong nhà thì mát nhưng khí hậu ở các thành phố nói chung đều nóng hơn trung bình vì khí nóng trong nhà bị cục nóng điều hòa xả hết ra ngoài trời, dẫn tới việc lại phải dùng nhiều máy lạnh hơn trong nhà để làm mát. Với loại sơn siêu trắng này, con người đã có giải pháp để khắc phục tình trạng đảo nhiệt ở các thành phố lớn.
Quảng cáo
Giáo sư Ruan cho biết: “Máy lạnh có thể làm mát nhà các bạn, nhưng nhiệt đẩy từ bên trong ra ngoài căn nhà vẫn ở trong thành phố, vẫn ở trong bầu khí quyển, trong bầu không khí. Vì thế nó vẫn sẽ đóng góp vào tốc độ nóng lên của Trái đất. Sơn của chúng tôi tạo ra không chỉ không sử dụng năng lượng để tản nhiệt mà còn biết gửi nhiệt năng vào không gian, không gây ảnh hưởng đến khí quyển, giúp giảm tốc độ ấm lên của Trái đất.”
Dựa vào mô hình mô phỏng thống kê qua máy tính, các nhà khoa học ước tính nếu sử dụng loại sơn này phủ ngoại thất nhà, thì ở những thành phố được coi là nóng nhất nước Mỹ như Reno, Nevada hay Phoenix, Arizona, cả thành phố có thể giảm tới 70% tần suất sử dụng máy lạnh trong nhà. Một mô hình giả lập đầy tích cực khác thì cho thấy sử dụng rộng rãi loại sơn này, bao phủ từ 0.5 đến 1% toàn bộ bề mặt trái đất sẽ giúp chặn đứng tốc độ nóng lên của hành tinh xanh.
Đáng chú ý hơn cả, loại sơn đầy tiềm năng này có giá không đắt hơn so với những loại sơn ngoại thất cách nhiệt đang có trên thị trường hiện tại. Các nhà khoa học đang đăng ký bản quyền loại sơn này và triển khai nghiên cứu tác động lâu dài của phát minh này.
Theo Smithsonian Magazine
