Lớp phủ polyme làm mát nhà

01:01' PM - Thứ hai, 11/02/2019

Khi nhiệt độ ngoài trời ngày càng tăng và các đợt không khí nóng ảnh hưởng đến cuộc sống ở khắp nơi trên thế giới, các giải pháp làm mát trở nên ngày càng quan trọng. Vấn đề này đặc biệt cấp thiết ở các nước đang phát triển, khi thời tiết nóng nực mùa hè lên đến cực trị và được dự báo sẽ còn tiếp tục tăng. Nhưng các phương pháp làm mát quen thuộc như điều hoà không khí thường đắt tiền, tiêu thụ nhiều năng lượng, đòi hỏi phải có nguồn điện và cũng thường sử dụng các hóa chất có thể phá hoại tầng ôzôn hoặc gây hiệu ứng khí nhà kính mạnh.

Một phương án thay thế cho các phương pháp làm mát tiêu tốn nhiều năng lượng là phương pháp dựa trên nguyên lý làm mát thụ động ban ngày do phản xạ (PDRC). Đây là hiện tượng bề mặt được làm mát tự nhiên nhờ phản xạ ánh nắng Mặt Trời và phát xạ nhiệt vào các tầng khí quyển lạnh hơn. PDRC sẽ có hiệu quả cao nhất nếu bề mặt có hệ số phản xạ ánh sáng Mặt Trời (R) cao, làm giảm xuống tối thiểu lượng nhiệt thu được, và hệ số phát xạ nhiệt (e) cao, làm tăng tối đa thất thoát nhiệt về phía khí quyển. Nếu R và e đủ cao, có thể xảy ra hiện tượng mất nhiệt ròng, ngay cả khi trời đang có nắng.

Nhưng phát triển hệ thống PDRC thích hợp và thực dụng là nhiệm vụ rất khó khăn: nhiều đề xuất thiết kế mới đây đều phức tạp hoặc tốn kém, không thể được áp dụng rộng rãi trên các mái nhà hoặc các tòa nhà cao tầng với nhiều hình dạng và cấu trúc khác nhau. Cho đến nay, sơn trắng không đắt tiền và dễ sử dụng là phương pháp tiêu chuẩn để áp dụng nguyên lý PDRC. Tuy nhiên, sơn trắng thường có bột màu hấp thụ ánh sáng cực tím và không phản xạ tốt các bước sóng dài của ánh nắng Mặt Trời, vì vậy hiệu quả của chúng chỉ ở mức vừa phải.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp Côlômbia đã sáng chế lớp phủ polyme PDRC hiệu quả cao, dùng ngoài trời, với các lỗ rỗng cỡ từ nano đến micro, có thể hoạt động như lớp phủ làm mát không khí một cách tự nhiên, có thể được sản xuất và sơn phủ tương tự như sơn lên mái nhà, tường các tòa nhà cao tầng, bồn nước, phương tiện giao thông hoặc thậm chí cả tàu vũ trụ - bất cứ những gì có thể sơn. Họ sử dụng kỹ thuật dung dịch đảo pha, tạo cho polyme cấu trúc xốp tương tự bọt xốp. Các lỗ rỗng trong polyme xốp sẽ phân tán và phản xạ ánh nắng Mặt Trời nhờ sự khác biệt trong hệ số phản xạ giữa các lỗ rỗng và polyme bao quanh. Polyme sẽ chuyển thành màu trắng, do đó tránh được sự gia nhiệt của ánh nắng Mặt Trời, trong khi đó hệ số phát nhiệt cao khiến cho nó mất nhiệt ra bên ngoài.

Nhóm nghiên cứu đã dựa trên công trình nghiên cứu trước đây của mình, cho thấy những chất dẻo đơn giản và polyme như acrylic, silicon, PET,…là các vật bức xạ nhiệt rất tốt và có thể sử dụng cho phương pháp PDRC. Vấn đề hiện nay là làm thế nào khiến cho những polyme mà bình thường là trong suốt có thể phản xạ ánh nắng Mặt Trời mà không cần gương phản xạ bằng bạc, và làm thế nào để chúng có thể được sử dụng dễ dàng trên thực tế.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Côlômbia đã quyết định áp dụng phương pháp đảo pha

vì đây là phương pháp đơn giản, dựa trên dung dịch, để tạo ra các lỗ rỗng phát tán ánh sáng. Polyme và dung môi đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất sơn, vì vậy phương pháp của nhóm nghiên cứu về cơ bản là thay thế bột màu trong sơn trắng bằng các lỗ rỗng phản xạ tất cả các chiều dài bước sóng của ánh sáng Mặt Trời, từ UV đến hồng ngoại.

Sự thay đổi đơn giản nhưng cơ bản nói trên đã tạo ra tính chất phản xạ khác thường, bằng hoặc tương đương các thiết kế PDRC mới nhất, nhưng sử dụng thuận tiện vì giống như sơn.

Các nhà nghiên cứu đã xác định thấy rằng hệ số phản xạ ánh sáng Mặt Trời cao (R>96%) và hệ số phát xạ nhiệt cao (e ~ 97%) đã giữ cho lớp phủ polyme của họ mát hơn đáng kể so với môi trường xung quanh trong các điều kiện thời tiết rất khác nhau, ví dụ mát hơn 6oC trong sa mạc khô nóng ở arizona và mát hơn 3oC trong môi trường nhiệt đới, sương mù ở Băng-la-đét. Như vậy lớp phủ đạt được hiệu ứng làm mát cả ở môi trường sa mạc và nhiệt đới, điều đó cho thấy sự hữu ích của nó ở bất cứ nơi nào cần làm mát.

HV

Theo ScienceDaily, 9/2018

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,