Loại sơn mới giúp tiết kiệm năng lượng và giảm khí thải các bon

Các đồ vật bằng nhiều chất liệu và hình dạng khác nhau, được phủ bởi loại sơn mới (ảnh: Yucan Peng)

Năng lượng và khí thải từ hoạt động sưởi ấm được dự báo sẽ tiếp tục giảm do hiệu quả của các giải pháp năng lượng, nhưng điều hòa không khí - tác nhân gây nóng lên toàn cầu, lại đang ngày càng được sử dụng nhiều, đặc biệt ở các nền kinh tế đang phát triển. Để giảm bớt áp lực về năng lượng, các nhà khoa học đã nghiên cứu các vật liệu và lớp phủ có thể làm nóng/làm mát các tòa nhà hoặc phương tiện một cách thụ động. Một số hoạt động bằng cách phản xạ ánh sáng mặt trời, trong khi một số khác sử dụng phương pháp làm mát bức xạ để tản nhiệt dưới dạng sóng hồng ngoại vào bầu trời. Trong nghiên cứu mới đây, nhóm các nhà khoa học từ Đại học Stanford đã phát triển một loại sơn mới, có khả năng ngăn nhiệt đáng kể, giúp tiết kiệm năng lượng sưởi ấm và làm mát không gian. Đặc biệt, các loại sơn có độ phát xạ thấp hiện nay thường có màu bạc hoặc xám kim loại, do tính thẩm mỹ hạn chế nên chúng thường ít được sử dụng. Trong khi loại sơn mới được phát triển này lại đầy đủ các màu sắc, đảm bảo hiệu quả thẩm mỹ tương đương với các loại sơn thông thường.

Loại sơn mới được tạo thành từ 2 lớp riêng biệt: lớp dưới chứa các mảnh nhôm phản xạ tới 80% bức xạ hồng ngoại chiếu vào chúng, ngăn không cho nhiệt đi qua và lớp trên siêu mỏng, trong suốt với tia hồng ngoại, được tạo thành từ các hạt nano vô cơ có nhiều màu sắc khác nhau. Loại sơn này có thể được sử dụng cho bên ngoài các tòa nhà để tránh nóng vào mùa hè và giữ nhiệt trong nhà vào mùa đông.

Kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy, loại sơn mới đã giúp giảm khoảng 36% năng lượng cần thiết để sưởi ấm và hơn 20% cho hoạt động làm mát. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các mẫu sơn ở các phiên bản màu: trắng, xanh dương, đỏ, vàng, xanh lá cây, cam, tím, xám đậm và nhận thấy rằng chúng có khả năng phản xạ ánh sáng hồng ngoại trung bình cao hơn khoảng 10 lần so với các loại sơn truyền thống cùng màu. Tiếp đó, các nhà nghiên cứu đã chạy mô phỏng các tòa nhà chung cư cỡ trung bình ở các vùng khí hậu khác nhau trên khắp Hoa Kỳ, được sơn bên trong và bên ngoài bằng loại sơn mới và nhận thấy rằng, tổng năng lượng sử dụng để sưởi ấm và làm mát tòa nhà đã giảm khoảng 7,4% trong một năm.

Các nhà nghiên cứu đã đánh giá mức độ sử dụng thực tế của loại sơn này trong các tình huống khác nhau. Kết quả cho thấy, cả 2 lớp phủ đều không thấm nước, giúp tăng cường độ ổn định trong môi trường ẩm ướt. Các bề mặt sơn có thể được làm sạch dễ dàng bằng vải ướt hoặc xối nước. Hơn nữa, hiệu suất và tính thẩm mỹ của sơn không bị giảm đi sau khi tiếp xúc liên tục trong một tuần với nhiệt độ cao (80°C) hoặc thấp nhất là -196°C, cũng như môi trường có tính axit cao/thấp.

Các nhà khoa học hiện đang tiếp tục nghiên cứu để tinh chỉnh các công thức sơn cho nhiều ứng dụng thực tế. Thông qua việc tối ưu hóa công thức, các loại sơn có thể dễ dàng tạo ra các lớp phủ chọn lọc quang phổ không chỉ đáp ứng các yêu cầu về đặc tính quang học mà còn thể hiện tính kỵ nước, độ bền với môi trường, độ bền màu và khả năng làm sạch, chứng tỏ tính khả thi trong ứng dụng thực tế của chúng.