Áo choàng nhiệt của nhóm nghiên cứu Đại học Giao thông Thượng Hải có thể giữ nhiệt độ trong xe mát vào ngày hè và sưởi ấm vào đêm đông.
Các nhà nghiên cứu tạo ra nguyên mẫu của loại vải đóng vai trò như "áo choàng nhiệt" ngăn bề mặt bên dưới trở nên quá nóng hoặc quá lạnh. Được mô tả trên tạp chí Device hôm 11/7, loại áo choàng này không cần nguồn điện ngoài, có thể giảm tiêu thụ năng lượng liên quan tới sưởi ấm và làm mát. Trên toàn cầu, hoạt động sưởi ấm và làm mát chiếm 38% năng lượng sử dụng tại các tòa nhà và 12% tổng lượng tiêu thụ năng lượng. Vật liệu như áo choàng nhiệt có thể giúp người dùng dễ chịu trong đợt nắng nóng, giúp giảm lượng khí thải carbon dioxide gắn liền với điện dùng để điều khiển nhiệt độ, theo Aaswath Raman, nhà vật lý ứng dụng ở Đại học California, Los Angeles.
Nhóm nghiên cứu thử nghiệm áo choàng nhiệt với xe điện. (Ảnh: Huaxu Qiao).
Trong nghiên cứu mới, Kehang Cui, kỹ sư ở Đại học Giao thông Thượng Hải và cộng sự chế tạo áo choàng hai lớp. Lớp ngoài làm từ sợi silica trắng phản chiếu ánh sáng khả kiến, phủ boron nitride lục giác, vật liệu gốm phản chiếu ánh sáng cực tím và giúp tản nhiệt. Kết hợp với nhau, sợi silica và boron nitride phản chiếu 96% ánh sáng Mặt trời chiếu đến tấm vải. Cùng lúc, lớp ngoài hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh và phát năng lượng dưới dạng ánh sáng hồng ngoại, góp phần hạ thấp nhiệt độ ở bên dưới áo choàng thông qua quá trình mang tên làm mát bằng bức xạ.
Tuy lớp ngoài giữ bề mặt bên dưới áo choàng mát hơn trong thời gian dài so với khu vực không che phủ, chỗ được che vẫn chậm rãi ấm dần trong ngày. Lớp bên trong làm từ giấy nhôm giúp giữ ấm bề mặt vào ban đêm bằng cách giữ lại một phần nhiệt đó, tương tự chăn giữ nhiệt khẩn cấp.
Nhóm nghiên cứu kiểm tra độ bền của áo choàng trong một số điều kiện cực hạn. Họ nung lớp vải ở 800 độ C, đủ nóng để làm chảy muối tinh. Họ cũng phơi nó trong môi trường cực lạnh bằng cách nhúng vào nitơ lỏng, trải qua rung động tương tự phóng tên lửa, tạt axit và phun lửa từ đèn khò. Tất cả đều không làm thay đổi cấu trúc hay hiệu suất của vật liệu. Độ bền này cho phép ứng dụng vật liệu trên tàu vũ trụ hoặc môi trường ngoài hành tinh.
Để kiểm tra lớp vải trong thực tế, Cui và đồng nghiệp tạo ra nguyên mẫu áo choàng kích thước thật và kiểm tra với xe điện. Vào một ngày mùa hè ở Thượng Hải, áo choàng giữ nhiệt độ xe ở 23 độ C, thấp hơn 8 độ C so với môi trường xung quanh và thấp hơn 28 độ C so với nhiệt độ bên trong xe không che phủ. Áo choàng cũng giữ cho xe ấm hơn 5 độ C so với nhiệt độ bên ngoài vào đêm đông. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ kiểm tra sản phẩm trong thử nghiệm thực địa quy mô lớn hơn như mái nhà để xem xét tác động tới đời sống hàng ngày.