Lớp phủ cửa sổ trong suốt có thể làm mát các tòa nhà mà không cần sử dụng năng lượng

Lớp phủ cửa sổ trong suốt có thể làm mát các tòa nhà mà không cần sử dụng năng lượng

    Lớp phủ cửa sổ trong suốt có thể làm mát các tòa nhà mà không cần sử dụng năng lượng
    bởi Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ

    Clear window coating could cool buildings without using energy
    Phim cách nhiệt này (cầm bằng ngón tay ở trên cùng bên trái) giữ cho các phòng sáng sủa và mát mẻ bằng cách cho phép ánh sáng nhìn thấy đi vào đồng thời phản xạ ánh sáng mặt trời tia hồng ngoại và tia cực tím không nhìn thấy được và tỏa nhiệt ra không gian bên ngoài. Ảnh: Phỏng theo ACS Energy Letters 2022, DOI: 10.1021 / acsenergylett.2c01969


    Khi biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt vào mùa hè, nhu cầu ngày càng tăng đối với các công nghệ để làm mát các tòa nhà. Giờ đây, các nhà nghiên cứu báo cáo trên tờ ACS Energy Letters rằng họ đã sử dụng công nghệ máy tính tiên tiến và trí tuệ nhân tạo để thiết kế lớp phủ cửa sổ trong suốt có thể làm giảm nhiệt độ bên trong các tòa nhà mà không tiêu tốn một watt năng lượng nào.

    Các nghiên cứu đã ước tính rằng làm mát chiếm khoảng 15% năng lượng tiêu thụ toàn cầu. Nhu cầu đó có thể được giảm xuống nhờ lớp phủ cửa sổ có thể ngăn tia cực tím và tia hồng ngoại gần của mặt trời — các phần của quang phổ mặt trời thường xuyên xuyên qua kính để sưởi ấm một căn phòng kín. Việc sử dụng năng lượng có thể giảm hơn nữa nếu lớp phủ tỏa nhiệt từ bề mặt cửa sổ ở bước sóng truyền qua bầu khí quyển vào không gian bên ngoài. Tuy nhiên, rất khó để thiết kế các vật liệu có thể đáp ứng đồng thời các tiêu chí này và cũng có thể truyền ánh sáng nhìn thấy, nghĩa là chúng không cản trở tầm nhìn. Eungkyu Lee, Tengfei Luo và các đồng nghiệp đã thiết kế một "bộ làm mát bức xạ trong suốt" (TRC) có thể làm được điều đó.

    Nhóm nghiên cứu đã chế tạo các mô hình máy tính TRC bao gồm các lớp mỏng xen kẽ của các vật liệu phổ biến như silicon dioxide, silicon nitride, nhôm oxit hoặc titanium dioxide trên đế thủy tinh, phủ một lớp polydimethylsiloxan. Họ đã tối ưu hóa loại, thứ tự và sự kết hợp của các lớp bằng cách sử dụng phương pháp lặp đi lặp lại được hướng dẫn bởi máy học và điện toán lượng tử, lưu trữ dữ liệu bằng cách sử dụng các hạt hạ nguyên tử. Phương pháp tính toán này thực hiện tối ưu hóa nhanh hơn và tốt hơn so với máy tính thông thường vì nó có thể kiểm tra hiệu quả tất cả các kết hợp có thể có trong một phần của giây. Điều này đã tạo ra một thiết kế lớp phủ, khi được chế tạo, đánh bại hiệu suất của các TRC được thiết kế thông thường ngoài một trong những kính giảm nhiệt thương mại tốt nhất trên thị trường.

    Các nhà nghiên cứu cho biết tại các thành phố khô nóng, TRC được tối ưu hóa có thể giảm tiêu thụ năng lượng làm mát đến 31% so với các cửa sổ thông thường. Họ lưu ý rằng phát hiện của họ có thể được áp dụng cho các ứng dụng khác, vì TRC cũng có thể được sử dụng trên cửa sổ ô tô và xe tải. Ngoài ra, kỹ thuật tối ưu hóa hỗ trợ tính toán lượng tử của nhóm có thể được sử dụng để thiết kế các loại vật liệu composite khác.

    Zalo
    Hotline