Các nhà khoa học từ Đại học Thành phố Hồng Kông đã chứng minh một loại vật liệu gốm siêu trắng mới có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ của các tòa nhà ở mức cao kỷ lục bằng cách phản chiếu ánh sáng mặt trời và nhiệt. Khả năng chống lại các yếu tố thời tiết và có thể dễ dàng mở rộng để sản xuất của vật liệu lấy cảm hứng từ bọ cánh cứng đến từ cấu trúc nano của nó.
Khi ở nhà quá nóng, phản ứng đầu tiên của nhiều người là bật điều hòa. Cách tiếp cận này có thể hiệu quả nhưng không tiết kiệm năng lượng vì hệ thống sưởi và làm mát tòa nhà chiếm tỷ lệ lớn trong chi phí năng lượng. Vì vậy, các nhà khoa học đang tìm cách quản lý nhiệt độ trong nhà một cách thụ động, cách đơn giản nhất là sơn các tòa nhà và mái nhà màu trắng.
Dựa trên vật lý cơ bản, màu sáng hấp thụ ít ánh sáng hơn màu tối và do đó mát hơn. Trong những năm gần đây, loại sơn siêu trắng mới được phát triển có thể phản chiếu hơn 95% ánh sáng mặt trời và giúp các tòa nhà mát mẻ. Nhưng những lớp phủ này có vấn đề, bao gồm cả độ bền.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học tại Đại học Thành phố Hồng Kông (CityU) đã phát triển một loại vật liệu gốm làm mát mới có hiệu suất tốt hơn các vật liệu khác. Không chỉ là một lớp sơn trắng, độ phản xạ cao của vật liệu còn đến từ cấu trúc nano của nó, giúp phân tán hiệu quả gần như toàn bộ quang phổ ánh sáng mặt trời - giống như con bọ đã truyền cảm hứng cho nó. Kết quả là độ phản xạ mặt trời của vật liệu đạt mức cao kỷ lục 99,6% và độ phát xạ nhiệt hồng ngoại của nó đạt 96,5%.
Được làm bằng nhôm oxit, vật liệu này không chỉ làm giảm sự hấp thụ ánh sáng mặt trời mà nhóm nghiên cứu cho biết nhôm oxit còn giúp gốm làm mát bền hơn trước gió và mưa. Nó chống lại sự xuống cấp do tiếp xúc với tia cực tím, điểm yếu của các vật liệu và lớp phủ làm mát thụ động khác, đồng thời làm tăng tốc độ bay hơi nước khỏi bề mặt, bổ sung thêm tác dụng làm mát bay hơi. Nó thậm chí còn có khả năng chống cháy, có thể chịu được nhiệt độ vượt quá 1000°C (1832°F).
"Vẻ đẹp của gốm làm mát là nó có thể đáp ứng cả yêu cầu của PRC hiệu suất cao và ứng dụng của nó trong đời thực", Giáo sư Edwin Tso Chi-yan, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết. "Các thí nghiệm của chúng tôi phát hiện ra rằng việc áp dụng gốm làm mát lên mái nhà có thể [giảm] hơn 20% lượng điện sử dụng để làm mát không gian, khẳng định tiềm năng to lớn của nó trong việc giảm sự phụ thuộc vào các chiến lược làm mát chủ động truyền thống và giúp tránh tình trạng quá tải lưới điện, phát thải khí nhà kính và đảo nhiệt đô thị mang lại một giải pháp bền vững." đảo pha và thiêu kết. Nếu màu trắng quá nhàm chán đối với một số ngôi nhà, vật liệu này rõ ràng cũng có thể được sản xuất với các màu sắc và hoa văn khác bằng cách thêm các lớp bổ sung.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học.