Vật liệu mới có khả năng điều hoà nhiệt độ

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Nottingham, tỉnh Ningpo, Trung Quốc, vừa tạo ra một vật liệu mới có khả năng điều hòa nhiệt độ cho các công trình xây dựng. Vật liệu này được gọi là PCM, hứa hẹn giúp giảm đáng kể chi phí sưởi ấm vào thời điểm lạnh và làm mát khi môi trường trở nên nóng. Ý tưởng cốt lõi khá dễ hiểu: PCM hấp thụ phần nhiệt dư thừa lúc nhiệt độ tăng cao, sau đó giải phóng lượng nhiệt ấy khi nhiệt độ giảm xuống. Khả năng hoạt động hai chiều giúp PCM trở thành một giải pháp đáng chú ý trong bài toán sử dụng năng lượng của các tòa nhà hiện đại. Thay vì để nhiệt tích tụ gây nóng bức hoặc thất thoát nhanh khiến không gian lạnh hơn, vật liệu này có thể hỗ trợ duy trì môi trường ổn định hơn. Theo các nhà khoa học, PCM có khả năng tiết kiệm khoảng 35% năng lượng dành cho các tòa nhà, qua đó mở ra triển vọng giảm chi phí vận hành. Một ưu điểm quan trọng của PCM nằm ở chỗ vật liệu không bị biến dạng trong quá trình hấp thụ hoặc giải phóng nhiệt theo sự thay đổi của môi trường. Đặc tính ổn định này giúp PCM phù hợp với nhiều vị trí khác nhau, nơi vật liệu phải hoạt động lặp lại trong thời gian dài mà vẫn giữ hình dạng ban đầu. So với những vật liệu hiện có, PCM còn có thể lưu giữ nhiều năng lượng hơn và phản ứng với nhiệt nhanh hơn. Hình dạng ban đầu của mẫu thử trong phòng thí nghiệm khiến vật liệu trông giống một viên thuốc tròn, với chu vi tương đương một đồng xu lớn. Tuy nhiên, hình dáng nhỏ gọn ấy chỉ là dạng thử nghiệm, bởi PCM có thể được sản xuất thành nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau tùy mục đích sử dụng. Sự linh hoạt này cho phép vật liệu được tích hợp vào nhiều bộ phận công trình, từ các bức tường cho đến phần mái nhà. Trong một tòa nhà, PCM có thể được bố trí tại những khu vực thường xuyên tiếp xúc với nhiệt hoặc cần kiểm soát nhiệt độ ổn định. Khi ánh nắng làm không gian nóng lên, vật liệu hấp thụ nhiệt dư, hạn chế mức tăng nhiệt và giảm nhu cầu sử dụng thiết bị làm mát. Khi nhiệt độ hạ thấp, PCM giải phóng nhiệt đã lưu giữ, hỗ trợ hệ thống sưởi và giúp không gian bớt phụ thuộc vào nguồn năng lượng bổ sung. Chi phí sản xuất cũng là điểm khiến nhóm nghiên cứu đánh giá cao vật liệu mới, bởi PCM vừa có hiệu suất nhiệt đáng kể vừa được tạo ra với giá thành tương đối rẻ. Nếu được triển khai rộng rãi, giải pháp này có thể hỗ trợ các công trình giảm tiêu thụ năng lượng mà không nhất thiết phải thay đổi hoàn toàn hệ thống xây dựng hiện có. Hiệu quả tiết kiệm khoảng 35% năng lượng được kỳ vọng tạo thêm động lực cho việc đưa PCM ra khỏi phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu nhận định PCM không chỉ hữu ích đối với hệ thống sưởi ấm và làm mát, mà còn có thể nâng cao hiệu quả hoạt động của các tấm pin mặt trời. Vật liệu này cũng được kỳ vọng hỗ trợ hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn LED, vốn cần môi trường nhiệt phù hợp để duy trì hiệu suất ổn định. Những ứng dụng đó cho thấy PCM có thể tham gia vào nhiều hướng sử dụng năng lượng khác nhau trong cùng một công trình. Hiện các nhà khoa học vẫn tiếp tục tìm kiếm những loại vật liệu ưu việt hơn, đồng thời nghiên cứu cách thương mại hóa sản phẩm PCM trong tương lai. Quá trình này cần xác định thêm những hình dạng, kích thước và phương án tích hợp phù hợp với từng kiểu công trình cụ thể. Nếu các bước tiếp theo đạt kết quả thuận lợi, PCM có thể trở thành một lựa chọn thiết thực cho những tòa nhà tiết kiệm năng lượng hơn.