Nhóm nghiên cứu từ Đại học Colorado Boulder (Mỹ) vừa tạo ra một loại vật liệu cách nhiệt mỏng gọi là Vật liệu cách nhiệt trong suốt quang học có cấu trúc xốp (MOCHI). Điều thú vị là loại vật liệu bền chắc và gần như trong suốt này có thể được tạo ra với diện tích lớn và mỏng, nên dễ dàng kết hợp với bất kỳ loại cửa sổ nào. 

Các chuyên gia giới thiệu tấm nhựa trong suốt sau khi dán miếng MOCHI mỏng. Ảnh: CU Boulder

MOCHI, được mô tả là “phiên bản công nghệ cao của màng bọc bong bóng”, có tiềm năng giúp giảm thiểu vấn đề lãng phí năng lượng nghiêm trọng trên toàn cầu trong ngành xây dựng. Ước tính chỉ riêng tại Mỹ, các tòa nhà thương mại tiêu thụ hơn 40% lượng điện năng được tạo ra. 

Về cấu tạo, MOCHI là một loại gel silicon với hơn 90% là không khí. Chất liệu này giữ không khí bên trong mạng lưới các lỗ nhỏ li ti. Tấm MOCHI dày 5mm tận dụng những bọt khí nhỏ li ti đó để ngăn nhiệt hiệu quả đến mức tạo ra lớp cách nhiệt đủ để chống cháy. Phát minh mới này là sự cải tiến so với aerogel, vốn có cấu trúc siêu rỗng và lâu nay được xem là vật liệu có khả năng cách nhiệt và cách âm tốt nhất thế giới. Được biết, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ sử dụng aerogel này để giữ ấm các robot thám hiểm sao Hỏa, nhưng nếu ứng dụng trong xây dựng, chúng lại thiếu độ trong suốt cần thiết.

Để MOCHI đạt được độ trong suốt cần thiết, nhóm nghiên cứu trộn các chất hoạt động bề mặt (nguyên liệu đặc biệt) vào dung dịch lỏng, các chất này sau đó kết tụ lại, tạo thành những sợi mỏng. Các phân tử silicon trong dung dịch sau đó bám vào bề mặt các sợi vật liệu. Qua nhiều bước thay thế và lọc rửa, các chuyên gia thu được lớp silicon thành phẩm, với một “mê cung” gồm các túi nhỏ chứa đầy không khí, ngăn chặn hiệu quả sự truyền nhiệt. Kết quả là lớp cách nhiệt mới chỉ phản xạ 0,2% ánh sáng chiếu vào, tức gần như trong suốt.

Hiện MOCHI được sản xuất dưới dạng tấm mỏng nhưng nó lại có tiềm năng to lớn. Theo đó, các kỹ sư có kế hoạch thiết kế các thiết bị khai thác MOCHI để ngăn nắng nóng, hoặc chuyển đổi ánh sáng Mặt trời thành năng lượng giá rẻ và bền vững để sưởi ấm các tòa nhà, ngay cả vào những ngày nhiều mây.

“Bất kể nhiệt độ bên ngoài như thế nào, chúng tôi muốn mọi người có thể duy trì nhiệt độ thoải mái bên trong nhà mà không cần lãng phí năng lượng” - Ivan Smalyukh, trưởng nhóm nghiên cứu và là giáo sư vật lý tại Đại học Colorado Boulder, cho biết.

TRÍ VĂN (Theo Interesting Engineering)