Aerogel, được biết đến với độ xốp và mật độ thấp, là vật liệu rắn có chức năng linh hoạt - từ việc hấp thụ các hạt chất béo trong các chất bổ sung kiểm soát trọng lượng đến tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tái chế kim loại bền vững hơn.
Trong phần trình diễn này, aerogel trắng cách nhiệt khu vực bên dưới khỏi nhiệt xung quanh, đồng thời làm mát khu vực đó thông qua làm mát bức xạ, thể hiện qua nhiệt độ thấp hơn ở bề mặt trên của aerogel so với nhiệt độ của chậu nước nóng. Nguồn: Đại học Quốc gia Singapore
Theo truyền thống được sử dụng để cung cấp vật liệu cách nhiệt trong ngành hàng không vũ trụ, các nhà khoa học từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã đưa vật liệu này lên một tầm cao mới—khai thác các đặc tính độc đáo của nó để mang lại giá trị cho nhiều ứng dụng trong xây dựng, xử lý môi trường, phân phối thuốc , và thậm chí cả quần áo và dệt may.
Trong nỗ lực tiên phong, một nhóm nghiên cứu do Phó giáo sư Dương Hải Minh từ Khoa Cơ khí thuộc Trường Cao đẳng Thiết kế và Kỹ thuật NUS dẫn đầu, đã phát triển aerogel cho hai ứng dụng mới: làm mát bức xạ và hấp thụ sóng điện từ (EMW).
Bằng cách sử dụng chất thải nhựa, nhóm nghiên cứu đã chế tạo ra các aerogel màng mỏng có chức năng như chất cách nhiệt và làm mát bức xạ. Những aerogel này có thể được áp dụng cho bất kỳ bề mặt nào, chẳng hạn như mái nhà, để giảm nhiệt độ bên trong, mang lại giải pháp bền vững và có thể mở rộng để quản lý nhiệt không cần năng lượng. Phát hiện của nhóm đã được công bố trên tạp chí Năng lượng mặt trời vào ngày 15 tháng 5 năm 2024.
Trong một nghiên cứu khác, được công bố trên tạp chí Carbon vào ngày 10 tháng 2 năm 2024, các nhà nghiên cứu của NUS đã nghĩ ra một phương pháp đơn giản, có thể mở rộng để sản xuất aerogel hấp thụ EMW trong dải X, đặc trưng của các phương pháp được sử dụng trong giám sát thời tiết và kiểm soát không lưu. Những aerogel nhẹ, bền này bảo vệ khỏi ô nhiễm điện từ, bảo vệ cả con người và các thiết bị nhạy cảm trong thế giới kỹ thuật số ngày càng phát triển của chúng ta.
Công trình của các nhà nghiên cứu được xây dựng dựa trên những thành công trước đây của họ trong việc phát triển aerogel từ nhiều loại vật liệu phế thải, từ nhựa và giấy đến các phụ phẩm nông nghiệp như lá dứa.
Aerogel làm mát bằng bức xạ
Các hệ thống làm mát truyền thống, chẳng hạn như máy điều hòa không khí, rất cần năng lượng, chiếm khoảng 20% lượng điện sử dụng trong các tòa nhà trên toàn thế giới. Các aerogel mới do nhóm NUS phát triển đưa ra một giải pháp làm mát thụ động thay thế, tận dụng quá trình làm mát bức xạ tự nhiên để tản nhiệt vào không gian mà không tiêu tốn năng lượng.
PGS.TS cho biết: “Quá trình này bao gồm việc sử dụng các aerogel được thiết kế đặc biệt để phát ra bức xạ hồng ngoại qua ‘cửa sổ bầu trời’ trong khí quyển, làm mát hiệu quả nhiệt độ bề mặt xuống dưới mức môi trường xung quanh”. GS Dương. "Chúng tôi rất vui mừng khi có thể tái chế sợi từ chai polyethylene terephthalate (PET) dùng một lần để tạo ra aerogel mới được thiết kế cho mục đích này nhằm giúp giải quyết cuộc khủng hoảng rác thải nhựa toàn cầu."
Trước đây nhóm đã làm việc với sợi PET để sản xuất aerogel, nhưng phương pháp mới nhất này tiết kiệm năng lượng hơn đáng kể, tiêu thụ ít năng lượng hơn khoảng 97% và giảm thời gian sản xuất tới 96%.
Khi được thử nghiệm ở vùng khí hậu ấm áp của Singapore, được tiến hành với sự cộng tác của Tiến sĩ Jaesuk Hwang từ Trung tâm Công nghệ Lượng tử tại NUS, 0,5 cm vật liệu tạo ra hiệu ứng làm mát 2°, đạt được bằng cách phát ra nhiệt hồng ngoại ra môi trường xung quanh đồng thời thể hiện khả năng cách nhiệt tốt , ngăn chặn sự hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh.
PGS.TS cho biết thêm: “Những aerogel này có thể làm giảm mức tiêu thụ năng lượng ở cả các tòa nhà dân cư và thương mại, đặc biệt là ở vùng khí hậu nhiệt đới, nơi việc làm mát hiện là điều cần thiết”. GS Dương.
Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc điều chỉnh các aerogel này cho phù hợp với các điều kiện khí hậu đa dạng và mở rộng ứng dụng của chúng ngoài khả năng cách nhiệt của tòa nhà, chẳng hạn như trong các quy trình công nghiệp trong đó việc quản lý nhiệt hiệu quả của ống tuần hoàn chất lỏng là rất quan trọng.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
