Tấm phim làm mát không cần dùng điện

Ronggui Yang và Xiaobo Yin, hai nhà khoa học ở Đại học Colorado, Mỹ đã phát minh ra tấm phim có thể làm mát các tòa nhà mà không cần sử dụng điện hay chất làm lạnh.

Đây có thể là một phát minh sáng giá trong bối cảnh Trái Đất ngày một nóng lên như hiện nay.

Theo ước tính, gần 6% lượng điện sản xuất ra ở Mỹ dùng để vận hành hệ thống điều hòa không khí làm mát nhà và văn phòng. Ở các quốc gia khác, tỷ lệ này cũng không chênh lệch nhiều. Điều này dẫn đến chi phí điện năng đắt đỏ, còn gia tăng khí thải gây hiệu ứng nhà kính của hệ thống máy điều hòa, cũng như khí CO2 từ các nhà máy nhiệt điện.

Hai nhà khoa học Ronggui Yang và Xiaobo Yin không phải là người đầu tiên phát minh ra tấm phim làm mát. Trước đó, vào năm 2014, giáo sư Shanhui Fan tại Đại học Stanford, California cũng đã công bố tấm làm mát cấu trúc nano với 7 lớp hóa chất, trong đó bao gồm cả Hafnium Di-Oxide và Silocon Di-Oxide. Để có thể sản xuất số lượng lớn loại tấm phim này thì chi phí khá tốn kém, do đó, nó thực sự không có hiệu quả ứng dụng.

Trái lại, tấm làm mát của Yang và Yin bước đầu lại được đánh giá cao nhờ chi phí sản xuất thấp, tiết kiệm điện năng, công suất cao và không gây ô nhiễm môi trường. Hãy cùng tìm hiểu một số đặc điểm đáng chú ý ở loại tấm phim làm mát này.

Vật liệu cấu tạo

Tấm phim này được làm từ PolyMethylPentene, một loại nhựa trong suốt được bán dưới thương hiệu TPX. Họ trộn những hạt thủy tinh siêu nhỏ lên tấm nhựa này, rồi cán hỗn hợp thành phẩm này ra thành các tấm với độ dày 50 micron (mỗi micron bằng một phần triệu mét), sau đó mạ bạc lên một bên mặt của những tấm vật liệu. Khi đặt trên mái nhà, mặt mạ bạc nằm ở bên dưới. Khi ánh nắng mặt trời chiếu vào, nó sẽ được phản xạ ngược trở lại xuyên qua lớp nhựa và không làm nóng tòa nhà bên dưới.

Nguyên lý hoạt động

Tấm phim làm mát hoạt động dựa trên nguyên lý làm mát bức xạ, tận dụng việc khí quyển trái đất cho phép một số bức xạ hồng ngoại đẩy nhiệt thoát ra ngoài không gian mà không bị cản trở. Như vậy, nếu chuyển đổi nhiệt thành tia hồng ngoại ở một số bước sóng thích hợp, có thể đẩy lượng nhiệt này vào không gian.

Áp dụng vào tấm phim làm mát này, nguyên lý là để đi qua các hạt thủy tinh nằm bên trong, bước sóng của bức xạ nhiệt phải phù hợp với đường kính của chúng. Trong khi đó, những hạt thủy tinh với đường kính khoảng 8 micron sẽ cho phép phần lớn lượng nhiệt thoát ra với các bước sóng có thể đi thẳng qua bầu khí quyển, mà không bị dội ngược trở lại.

Công suất làm mát

Hiệu ứng làm mát của loại vật liệu này rất mạnh, lên đến 93W trên mỗi mét vuông dưới ánh nắng trực tiếp của mặt trời, và còn lớn hơn nữa vào buổi đêm. Theo ước tính, một tấm phim diện tích 20m2 đặt trên nóc một căn nhà trung bình ở Mỹ đủ để giữ cho nhiệt độ trong căn nhà đó ở mức 20^oC vào ban ngày khi nhiệt độ ngoài trời lên đến 37^oC.

Để điều chỉnh khả năng làm mát, chúng ta có thể sử dụng hệ thống ống nước để dẫn nhiệt từ bên trong tòa nhà tới lớp mái được phủ tấm phim. Điều chỉnh tốc độ dòng nước đi qua các ống này khi nhệt độ bên ngoài biến đổi sẽ làm cho nhiệt độ ngôi nhà luôn ổn định. Hệ thống này cũng cần năng lượng để hoạt động, nhưng sẽ khá là thấp nếu so với việc sử dụng hệ thống điều hòa.

Chi phí sản xuất

Loại phim phủ này có thể được làm theo phương pháp sản xuất con lăn tiêu chuẩn, với chi phí chỉ khoảng 50 cent/m2 (khoảng 11.300 VNĐ).

An Nhiên (T/H)

Xem thêm: