Cửa kính làm bằng hydrogel giúp giảm thiểu hấp thụ nhiệt ngoài trời

Mùa hè tại rất nhiều nước trên thế giới đang ngày càng nóng hơn. Nhiều nước tại Châu Âu đã cắt giảm nguồn năng lượng để tiết kiệm nhiên liệu, khí đốt, vì vậy việc tìm ra cách làm mát các tòa nhà tốt hơn từ tự nhiên đang được nhiều người quan tâm. Mới đây, các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc đã tạo ra chiếc cửa sổ khiêm tốn bằng kính hydrogel - vật liệu có thể chặn chọn lọc nhiệt từ Mặt trời mà không cản ánh sáng của nó.

Kính thông thường được thiết kế để cho phép ánh sáng đi qua và làm sáng căn phòng nhưng sự tương tác của nó với ánh sáng hồng ngoại sẽ khiến căn phòng trở nên nóng hơn do có sự hấp thụ nhiệt, vô hình chung đẩy nhiệt độ tại các tòa nhà lên cao hơn, cảm thấy nóng bức hơn. Vào mùa hè, cái nóng ngột ngạt đó sẽ khiến mọi người phải ngồi điều hòa nhiều, dẫn đến tiêu hao nhiều năng lượng hơn.

Hình ảnh mô phỏng về kính hydrogel.  

Để giải quyết vấn đề, các nhà khoa học tại Đại học Vũ Hán đã thử nghiệm vật liệu mới cho cửa sổ tương tác với ánh sáng theo cách khác. Một lớp phủ hydrogel dày chỉ vài mm trên kính cho phép ánh sáng từ bên ngoài vẫn truyền đến bên trong mà không xảy ra phản ứng hấp thụ nhiệt.

Ý tưởng là các photon của ánh sáng ​​có thể xuyên qua nước trên 1 m (3,3 ft), trong khi các photon ở phần hồng ngoại của quang phổ chỉ có thể cách nó vài mm. Vì hydrogel chủ yếu là nước, điều đó làm cho nó trở thành rào cản hữu ích và có chọn lọc.

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng thủy tinh hydrogel phát ra 96% ánh sáng hồng ngoại trực tiếp vào không gian, vì các bước sóng này không bị khí quyển chặn lại. Điều này sẽ giúp giữ cho bên trong tòa nhà mát hơn, theo cách tương tự như các hệ thống làm mát bằng bức xạ khác. Kính thông thường phát ra khoảng 84%.

Điều quan trọng là, kính hydrogel trông không mờ hơn kính thông thường - trên thực tế, nó thực sự cho nhiều ánh sáng hơn một chút. Tùy thuộc vào độ dày của lớp hydrogel, nó cho phép tới 92,8% ánh sáng nhìn thấy vào phòng, so với 92,3% đối với kính thông thường.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hiệu suất của kính hydrogel trên các ngôi nhà mẫu có kích thước 20 x 20 x 20 cm (7,9 in), với các bức tường cách nhiệt dày và một cửa sổ lớn. Các cảm biến chỉ ra rằng cửa sổ kính hydrogel làm giảm nhiệt độ bên trong lên tới 3,5°C (6,3°F).

Nhóm nghiên cứu nói rằng vật liệu có thể giúp giảm tiêu thụ năng lượng để làm mát, điều này có lợi cho cả môi trường và trải nghiệm của người dùng. Hydrogel cũng phổ biến và rẻ tiền, do đó, việc triển khai tương đối đơn giản, điều này có thể mang lại lợi thế so với các cửa sổ thông minh khác, có thiết kế phức tạp hơn.

Bảo Linh