Các nhà khoa học tại Singapore phát triển một loại sơn có khả năng phản xạ ánh sáng Mặt Trời và làm mát bề mặt bằng cách bay hơi nước từ từ. Hãy cùng Kiến trúc Hoàng Nhật Anh tìm hiểu về loại sơn làm mát này nhé!
Vượt qua giới hạn của công nghệ làm mát truyền thống
Hiện nay, làm mát bức xạ là phương pháp thụ động phổ biến nhất được sử dụng trong vật liệu, bao gồm một số loại sơn. Nó hoạt động bằng cách phản xạ ánh sáng Mặt Trời và bức xạ nhiệt từ bề mặt như tường hoặc nóc nhà ra ngoài không gian. Tuy nhiên, ở những nơi ẩm ướt như Singapore, hơi nước trong không khí giữ nhiệt gần bề mặt, ngăn không cho nhiệt thoát ra ngoài khí quyển, khiến bề mặt luôn ấm.
Tại các vùng có khí hậu nóng ẩm như Singapore, việc làm mát các tòa nhà là một thách thức lớn. Các phương pháp làm mát thụ động phổ biến, như sơn phản quang sử dụng công nghệ làm mát bức xạ, thường kém hiệu quả. Nguyên nhân là do hơi nước trong không khí giữ lại nhiệt ở gần bề mặt, ngăn không cho nhiệt thoát ra ngoài không gian, khiến các tòa nhà vẫn nóng bức. Đây cũng là một trong những yếu tố góp phần gây ra hiệu ứng “đảo nhiệt đô thị“, khiến các thành phố luôn nóng hơn khu vực xung quanh.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học vật liệu từ Đại học Công nghệ Nanyang đã nghiên cứu và phát triển một loại sơn hoàn toàn mới, lấy cảm hứng từ chính cơ chế làm mát của cơ thể con người.
Để giải quyết vấn đề trên, các nhà khoa học vật liệu khác từ Đại học Công nghệ Nanyang phát triển một loại sơn gốc xi măng kết hợp ba cách làm mát: làm mát bức xạ, làm mát bay hơi và phản xạ ánh sáng Mặt Trời.
Trong nghiên cứu, họ lần lượt sơn ba ngôi nhà nhỏ với sơn trắng thông thường, sơn làm mát thương mại chỉ sử dụng làm mát bức xạ và loại sơn dùng công thức mới của họ.
Cơ chế làm mát “3 trong 1” độc đáo
Sau hai năm chịu nắng mưa ở Singapore, hai loại sơn đầu tiên chuyển sang màu vàng. Nhưng sơn của nhóm nghiên cứu vẫn giữ nguyên màu trắng. Không giống các màu khác, màu trắng giúp vật liệu duy trì độ phản xạ cao và hiệu suất làm mát.
Cấu trúc xốp của sơn giữ nước và giải phóng từ từ, giống như cơ thể tiết mồ hôi. Nó phản xạ 88-92% ánh sáng Mặt Trời, ngay cả khi ướt, và phát ra tới 95% nhiệt mà nó hấp thụ.
Tuy nhiên, điểm đột phá nhất nằm ở cơ chế thứ ba: làm mát bay hơi. Sơn có cấu trúc xốp đặc biệt, cho phép nó giữ nước và giải phóng từ từ, tương tự như cách cơ thể tiết mồ hôi để hạ nhiệt.
Các hạt nano tăng cường độ phản xạ và độ bền, giúp sơn duy trì màu trắng theo thời gian. Một lượng nhỏ polymer và muối giúp giữ độ ẩm và ngăn ngừa nứt. Thử nghiệm cho thấy ngôi nhà phủ sơn mới sử dụng ít hơn 30-40% điện năng cho điều hòa không khí so với những ngôi nhà khác.
Theo đồng tác giả nghiên cứu See Wee Koh, trên toàn cầu, khoảng 60% năng lượng của các tòa nhà được sử dụng cho làm mát không gian. Một lợi thế khác của loại sơn phản xạ cao và giữ nước này là giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị khiến các thành phố nóng hơn khu vực xung quanh.
Không giống điều hòa không khí tiêu thụ điện và thải khí nóng trực tiếp vào môi trường xung quanh, sơn phát ra nhiệt dưới dạng bức xạ hồng ngoại vô hình, thoát ra ngoài khí quyển thay vì làm nóng môi trường địa phương.
Nhóm nghiên cứu cho biết sơn của họ có thể giúp giảm bớt gánh nặng nhiệt ở môi trường đô thị đông đúc.
Nếu cần tìm hiểu thêm thông tin về việc tư vấn, thiết kế và thi công công trình hay nhà ở dân dụng, hãy liên hệ Kiến trúc Hoàng Nhật Anh để được tư vấn, giải đáp vấn đề.
Nguồn: Tổng hợp.
