Trong báo cáo đăng trên tạp chí Nano Letters hôm 5/5, các nhà nghiên cứu thiết kế một loại bọt siêu nhẹ làm từ tinh thể nano cellulose lấy từ gỗ, có thể phản chiếu ánh sáng Mặt trời, phát xạ nhiệt đã hấp thụ và cách nhiệt. Theo họ, vật liệu này có thể giảm hơn 1/3 nhu cầu năng lượng để làm mát tòa nhà.
Dù giới khoa học đã phát triển nhiều vật liệu làm mát, chúng vẫn có nhiều bất lợi. Một số vật liệu giải phóng nhiều nhiệt hấp thụ qua tòa nhà dưới ánh Mặt trời trực tiếp buổi trưa trong các tháng mùa hè. Các vật liệu khác không hiệu quả trong thời tiết nóng ẩm hoặc nhiều mây.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Lâm nghiệp Nam Ninh, hướng đến phát triển một vật liệu có thể phản chiếu ánh sáng Mặt trời, giải phóng nhiệt thụ động và ngăn nhiệt truyền qua tòa nhà.
Quá trình này khiến tinh thể nano xếp thẳng hàng theo phương thẳng đứng, tạo nên một loại bọt siêu nhẹ phản chiếu 96% ánh sáng khả kiến và phát xạ 92% bức xạ hồng ngoại đã hấp thụ.
Khi phủ bên trên hộp lót giấy bạc đặt ngoài trời vào buổi trưa, vật liệu giúp nhiệt độ bên trong hộp thấp hơn 9,2 độ C so với nhiệt độ bên ngoài. Hơn nữa, vật liệu cũng duy trì nhiệt độ bên trong hộp mát hơn bên ngoài 7,4 độ C trong điều kiện ẩm ướt. Khi bọt chế tạo từ cellulose đã được ép chặt, khả năng làm mát của nó giảm đi, hé lộ nhiều đặc tính có thể điều chỉnh được.
Nhóm nghiên cứu tính toán nếu đặt bọt làm mát lên mái và tường ngoài của một tòa nhà, nhu cầu về năng lượng dùng để làm mát sẽ giảm trung bình 36,4%. Hiệu suất của bọt cellulose từ gỗ có thể điều chỉnh tùy theo điều kiện thời tiết. Các nhà nghiên cứu cho biết công nghệ có thể ứng dụng trong nhiều loại môi trường.
Tinh thể nano cellulose là gì?
Có mặt tại thân cây hoặc cành hoa, Cellulose có tính chất đặc biệt là kết hợp với nước và trương lên, tạo thành một chiếc khung xương cho cây, giúp cây có thể đứng vững được.
Cellulose đơn giản là sự kết hợp của các phân tử Glucose được lên kết với nhau tạo thành một chuỗi dài. Khi ta thu nhỏ chuỗi Cellulose này ở cấp độ nano, sau đó tái cấu trúc nó thành một chuỗi polyme dài hoặc đan chuỗi ấy tạo thành một mạng tinh thể, ta sẽ có được Nanocellulose – một loại vật liệu siêu bền, siêu nhẹ, dẫn điện. Chính những tính chất này đã tạo nên một siêu vật liệu với những tiềm năng to lớn có thể thay đổi thế giới của chúng ta.
Nanocellulose được tạo ra như thế nào?
Trước đây, Nanocellulose được sản xuất bằng cách xử lý bột gỗ, một quy trình cực kỳ tốn kém và tiêu hao một lượng gỗ vô cùng lớn. Nhưng hiện nay, có một kỹ thuật mới tạo ra Nanocellulose chỉ từ tảo, ánh sáng mặt trời và khí cacbonic. Người ta sử dụng tảo xanh đã được biến đổi gen, loại tảo sẽ tự sản xuất ra Nanocellulose trong hóa trình quang hợp của nó. Phương pháp này không chỉ sản xuất ra Nanocellulose với chi phí cực kỳ thấp và tiết kiệm năng lượng vì chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời, mà còn góp phần làm giảm lượng carbon dioxide trong không khí.
Ứng dụng của Nanocellulose
Màn hình dẻo
Nanocellulose có thể tạo thành một màn hình linh hoạt nhưng mạnh mẽ và bền vững nên hoàn toàn có thể uốn cong thành bất cứ hình dạng nào. Công ty Pioneer Electronics đã tạo ra một số màn hình mỏng nhất và linh hoạt nhất từ trước đến nay từ vật liệu là Nanocellulose.
Một lợi điểm của loại màn hình này chính hoàn toàn có thể tái chế hoặc dễ dàng phân hủy sinh học mà không gây ô nhiễm môi trường. Sắp tới, một điện thoại màn hình dẻo đến từ Samsung sẽ chính thức lên kệ, vậy là không lâu nữa, chúng ta hoàn toàn có thể được tận mắt chứng kiến điều phi thường này.
Pin có thể uốn cong
Tương tự như màn hình dẻo, người ta cũng có ý tưởng các thành phần khác của điện thoại, máy tính bảng thậm chí là laptop cũng có thể uốn cong như vậy. Và dĩ nhiên là Nanocellulose hoàn toàn có thể giải quyết vấn đề này.
Như ta đã biết, cấu tạo bên trong pin là các cell chứa chất điện giải để tạo dòng di chuyển của các electron nhằm tạo ra dòng điện. Các vách ngăn của các cell này đóng vai trò vô cùng quan trọng trong pin, vì thế muốn pin có thể uốn cong thì tất nhiên các vách ngăn này cũng phải uốn cong được.
Khi tiếp xúc với than chì Nanocellulose có khả năng dẫn điện trong khi vẫn duy trì độ bền và tính linh hoạt của nó, vì thế theo lý thuyết thì hoàn toàn có thể sử dụng Nanocellulose để chế tạo các vách ngăn này.
Dĩ nhiên là pin vẫn phải có một chiếc vỏ dẻo ở bên ngoài, việc đó chúng ta có thể giao cho một loại vật liệu là graphene đảm nhận.
Tổng hợp!
