Chất liệu mới giúp cơ thể mát hơn tới 8°C, mở ra cách chống nóng không cần điện

Loại vải màu tím được tạo ra bằng phương pháp kéo sợi điện, dùng để làm mát bức xạ thụ động và quản lý nhiệt độ cá nhân. Ảnh: IE.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế vừa phát triển loại vải màu tím có khả năng phản xạ tới 88% ánh sáng Mặt trời, đồng thời duy trì nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với vải cotton tím thông thường.

Vật liệu mới được tạo ra bởi các nhà khoa học thuộc Zhengzhou University (Đại học Trịnh Châu, Trung Quốc) cùng các đồng nghiệp tại The University of Adelaide. Nhóm nghiên cứu cho rằng công nghệ này có thể mở đường cho thế hệ vải làm mát thụ động mới, giúp con người chống chọi với thời tiết cực nóng mà không nhất thiết phải chuyển sang mặc quần áo màu trắng.

Trong các thử nghiệm ngoài trời, loại vải mới duy trì nhiệt độ thấp hơn tới 6,2 độ C so với cotton tím được nhuộm thương mại. Vật liệu phản xạ trung bình 87,6% bức xạ Mặt trời, đồng thời phát xạ tới 96,4% bức xạ hồng ngoại bước sóng trung, giúp nhiệt thoát khỏi bề mặt vải và truyền ra ngoài khí quyển.

Jun Ma, giáo sư kỹ thuật vật liệu tại Đại học Adelaide và đồng tác giả nghiên cứu, cho biết nhóm muốn chứng minh rằng khả năng làm mát hiệu quả không nhất thiết phải đánh đổi bằng màu sắc.

“Trước đây, chúng ta thường phải lựa chọn giữa hiệu quả làm mát và ngoại hình. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy có thể đạt được cả hai”, ông Ma nói.

Những sợi vải siêu nhỏ chống lại sức nóng Mặt trời

Phần lớn các loại vải làm mát thụ động hiện nay có màu trắng bởi các bề mặt sáng thường có albedo, hay suất phản chiếu, cao hơn. Điều này giúp chúng phản xạ phần lớn ánh sáng Mặt trời chiếu tới.

Tuyết, băng, cát, bê tông và đá sáng màu đều là những ví dụ điển hình. Ngược lại, các vật liệu tối màu hoặc có màu sắc đậm thường hấp thụ nhiều năng lượng Mặt trời hơn và vì thế nóng lên nhanh hơn. Rừng, đại dương và mặt đường nhựa là những ví dụ quen thuộc.

Màu tím tạo ra một bài toán đặc biệt khó. Để tạo ra màu tím, vật liệu phải hấp thụ ánh sáng xanh lá cây, vốn nằm trong vùng có cường độ bức xạ Mặt trời tương đối mạnh.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu chế tạo những sợi siêu nhỏ chứa khung cơ-kim loại màu tím (MOF) kết hợp với các hạt nano oxit kẽm. Sự kết hợp này vừa tạo màu tím cho vải, vừa mang lại những đặc tính quang học cần thiết để làm mát thụ động.

Các phép thử cho thấy vật liệu có thể phản xạ khoảng 87,6% bức xạ Mặt trời chiếu tới và phát xạ khoảng 96,4% bức xạ hồng ngoại bước sóng trung. Những đặc tính này tạo ra chênh lệch nhiệt độ đáng kể trong các thử nghiệm ngoài trời.

Dưới ánh nắng trực tiếp, loại vải mới mát hơn 4,2 độ C so với cotton trắng thương mại và mát hơn tới 6,2 độ C so với cotton tím thông thường.

Khi thử nghiệm trên mô hình da nhân tạo, hiệu quả còn rõ rệt hơn. Vùng da được phủ bằng loại vải mới có nhiệt độ thấp hơn tới 8 độ C so với da nhân tạo không được che phủ trong điều kiện ban ngày.

Trong khi đó, cotton trắng chỉ giúp giảm nhiệt độ tối đa khoảng 4,6 độ C, còn cotton tím thông thường chỉ giảm khoảng 2,8 độ C.

Làm mát mà không cần điện

Theo nhóm nghiên cứu, loại vải mới vừa nhẹ vừa linh hoạt, có thể chịu được độ kéo giãn đáng kể và cho phép hơi nước, chẳng hạn mồ hôi, thoát qua. Vật liệu đồng thời có khả năng chống thấm nước cao.

Đáng chú ý, khả năng làm mát của vải vẫn được duy trì sau 50 chu kỳ giặt. Yangzhe Hou, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Kỹ thuật Hóa học thuộc Đại học Adelaide và đồng tác giả nghiên cứu, cho rằng đặc tính này có thể đặc biệt hữu ích đối với những người phải làm việc hoặc hoạt động ngoài trời trong thời gian dài.

“Đối với lao động ngoài trời, vận động viên và bất kỳ ai phải tiếp xúc với thời tiết nóng, giữ cơ thể mát mẻ không chỉ đơn thuần là vấn đề thoải mái”, ông Hou cho biết trong thông cáo của nhóm nghiên cứu.

Nhóm cũng phát hiện vật liệu có khả năng chống bức xạ cực tím tốt. Sau các thử nghiệm lão hóa UV cường độ cao, tương đương khoảng 108 ngày tiếp xúc với môi trường ngoài trời, vải vẫn duy trì được các đặc tính quang học quan trọng.

Theo các nhà nghiên cứu, tiềm năng lâu dài của công nghệ nằm ở việc phá bỏ quan niệm rằng vải làm mát nhất thiết phải có màu trắng.

Nếu có thể được sản xuất ở quy mô lớn với chi phí hợp lý, công nghệ này có thể mở ra hướng phát triển mới cho quần áo chống nóng, trang phục thể thao và đồ bảo hộ dành cho người thường xuyên làm việc dưới nắng nóng — kết hợp màu sắc, sự thoải mái và khả năng làm mát thụ động trong cùng một loại vật liệu.