Loại sơn trắng mới phản xạ 98,1% ánh sáng, chống nóng hiệu quả hơn điều hòa

Một công thức sản xuất sơn trắng mới hứa hẹn sẽ mang lại màu sơn trắng nhất từng thấy. Thậm chí loại sơn có màu trắng nhất này có khả năng phản chiếu tới 98,1% tất cả ánh sáng chiếu vào nó, giúp nhiệt độ bề mặt được sơn mát hơn so với môi trường xung quanh.

Các nhà phát minh cho biết, nếu được sử dụng để sơn phủ các tòa nhà, sơn trắng có thể giúp chống lại sự nóng lên toàn cầu bằng cách giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào điều hòa không khí, một trong những thiết bị điện tử đang làm trầm trọng thêm khủng hoảng khí hậu.

Kỹ sư cơ khí Xiulin Ruan thuộc Đại học Purdue cho biết: "Nếu bạn sử dụng loại sơn này để phủ một diện tích mái khoảng 92,9m2, chúng tôi ước tính, công suất làm mát có thể nhận được là 10 kilowatt. Nó mạnh hơn cả máy điều hòa không khí được sử dụng trong hầu hết các ngôi nhà".

Trên thực tế, nhóm nghiên cứu đã bắt đầu tìm hiểu và phát triển loại sơn có màu trắng nhất kể từ năm ngoái. Khi đó loại sơn này đạt tỷ lệ phản chiếu là 95,5%. Tuy nhiên nhờ áp dụng công thức mới nên tỷ lệ phản chiếu của nó đã tăng lên đáng kể. Giờ đây nó đã có thể sánh với vật liệu có màu đen nhất thế giới với khả năng hấp thụ tới 99,965% ánh sáng nhìn thấy.

Hình ảnh dưới đây cho thấy, ánh sáng khi phản chiếu lên bề mặt (bên trái) và khi sử dụng tia hồng ngoại để theo dõi (bên phải) có thể thấy, bề mặt sử dụng loại sơn mới này mát hơn đáng kể.

Các kỹ sư và nhà khoa học vật liệu đã theo đuổi việc phát triển loại sơn trắng siêu phản chiếu trong thời gian dài. Vì khả năng làm mát của nó hứa hẹn sẽ được áp dụng rất nhiều vào đời sống. Trên thị trường hiện đã có một số loại sơn làm mát phản quang, ví dụ như sơn titanium dioxide nhưng chúng không thể duy trì được nhiệt trên bề mặt mát hơn so với nhiệt độ môi trường xung quanh.

Thay đổi công thức pha chế là chìa khóa để tạo nên loại sơn siêu trắng

Để phát triển loại sơn mới, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các vật liệu màu trắng có độ phản chiếu cao. Loại sơn trước đây được làm từ các hạt canxi cacbonat lơ lửng trong hỗn hợp acrylic. Nó là những hợp chất hóa học có trong phấn, đá vôi và đá cẩm thạch.

Với công thức mới, họ chuyển sang dùng bari sulfat, xuất hiện tự nhiên dưới dạng khoáng chất barit và thường được sử dụng làm chất màu trong sơn trắng. Kỹ sư cơ khí Xiangyu Li thuộc Viện Công nghệ Massachusetts cho biết: "Chúng tôi đã xem xét các sản phẩm thương mại khác nhau, về cơ bản là bất cứ thứ gì có màu trắng. Chúng tôi nhận thấy rằng, về mặt lý thuyết việc sử dụng bari sulfat sẽ làm cho mọi thứ thực sự phản chiếu, có nghĩa là chúng thực sự trắng".

Bí quyết là ở kích thước và nồng độ của các hạt. Một loạt các kích thước hạt bari sulfat khác nhau cho phép sơn phân tán lượng ánh sáng tối đa. Tất nhiên càng có nhiều bari sulfat thì ánh sáng phản chiếu sẽ càng nhiều. Tuy nhiên nếu một số điểm có quá nhiều bari sulfat, nó sẽ làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của sơn, làm cho sơn trở nên giòn và bong tróc khi khô. May mắn thay, các nhà nghiên cứu tìm thấy điểm cân bằng, đó là khi duy trì nồng độ các hạt bari sulfat khoảng 60% trong môi trường acrylic.

Tiềm năng thương mại hóa và chống biến đổi khí hậu rất cao

Trong các thử nghiệm hiện trường, nhóm nghiên cứu nhận thấy bề mặt sơn luôn giữ được nhiệt độ mát hơn nhiệt độ môi trường ít nhất 4,5 độ C, đạt được công suất làm mát trung bình là 117 watt/m2. Thậm chí sơn còn duy trì hiệu quả làm mát ngay cả vào mùa đông.

Để so sánh, lớp phủ sử dụng sơn canxi cacbonat ghi nhận nhiệt độ bề mặt cao hơn 1,7 độ C so với môi trường xung quanh vào buổi trưa và công suất làm mát là 37 watt/m2. Vì vậy hệ số phản xạ tăng thêm vài phần trăm của sơn bari sulfat hứa hẹn sẽ tạo ra sự khác biệt đáng kể.

Vì những hạn chế của vật liệu, sơn bari sulfat có thể không thể phản chiếu tốt nhất nhưng có thể sẽ là giải pháp tiềm năng để ứng phó với biến đổi khí hậu.

Điều hòa không khí truyền nhiệt vào bầu khí quyển của Trái đất theo nhiều cách, bao gồm đẩy không khí nóng ra khỏi các tòa nhà, sức nóng của việc vận hành máy móc và điện năng chủ yếu sản sinh từ nhiên liệu hóa thạch sẽ góp phần phát thải ngày càng nhiều khí thải CO2 vào bầu khí quyền.

Các nhà khoa học đã tìm kiếm một phương pháp làm mát bằng bức xạ thụ động từ những năm 1970 và sơn bari sulfat là thứ mà họ đang đi tìm. Ưu điểm của nó là có thể sản xuất thương mại khá dễ dàng. Nhóm nghiên cứu đã nộp bằng sáng chế và hy vọng rằng loại sơn này sẽ sớm được đưa vào sử dụng phổ biến.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí; ACS Applied Materials & Interfaces mới đây.

Tiến Thanh (Theo Sciencealert)