Vật liệu giá rẻ giúp làm giảm mạnh nhiệt độ bề mặt, mở ra cơ hội ứng dụng đa dạng

Người dân uống nước giải nhiệt tại New York, Mỹ ngày 2/7/2026. Ảnh: THX/TTXVN phát

Đây được kỳ vọng là giải pháp thay thế có thể giúp giảm bớt gánh nặng chi phí năng lượng cho việc làm mát vốn đang chiếm gần 20% tổng lượng điện năng tiêu thụ toàn cầu.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nanophotonics. Nguyên lý làm mát của thiết bị này dựa trên phương pháp làm mát bức xạ thụ động vào ban ngày, tận dụng đặc tính của khí quyển Trái Đất: tồn tại dải bước sóng trong phổ hồng ngoại (từ 8 đến 13 micromet) cho phép nhiệt thoát trực tiếp ra ngoài không gian mà không bị khí quyển giữ lại.

Một vật liệu vừa phát xạ mạnh trong dải bước sóng này, vừa phản xạ bức xạ Mặt Trời, có thể trở nên mát hơn cả không khí xung quanh mà không cần đến nguồn điện hay máy nén.

Do đó, các nhà khoa học đã chọn polyvinylidene fluoride (PVDF) - loại polymer vốn nổi tiếng với khả năng phát xạ nhiệt dưới dạng bức xạ hồng ngoại.

Cristina Vicente, nhà nghiên cứu tại IMN-CNM giải thích rằng vật liệu này "hội tụ nhiều đặc tính" khiến nó trở nên lý tưởng: bên cạnh khả năng tản nhiệt hiệu quả, nó còn chịu được tia cực tím, có đặc tính kỵ nước (giúp tự làm sạch) và bền bỉ khi tiếp xúc với môi trường ngoài trời.

Loại vật liệu do các nhà khoa học Tây Ban Nha phát triển. Ảnh: IMN - CSIC

Các số liệu thực tế đã chứng minh cho hiệu quả hứa hẹn. Phiên bản vật liệu được tối ưu hóa khi trải qua quá trình thấm thấu polymer và làm lạnh siêu nhanh, có khả năng phản xạ trung bình 82,4% bức xạ Mặt Trời chiếu tới và phát xạ 96,7% nhiệt lượng trong cửa sổ hồng ngoại từ 8 đến 13 micromet.

Trên lý thuyết, sự kết hợp này mang lại công suất làm mát là 182,3 watt trên mỗi mét vuông dưới cường độ bức xạ Mặt Trời 1.000 W/m².

Lý thuyết này đã được kiểm chứng vào mùa Hè năm ngoái thông qua thử nghiệm ngoài trời trên sân thượng của trung tâm nghiên cứu tại Tres Cantos, Madrid. Sau khi vật liệu trải qua quá trình xử lý bằng tia cực tím giúp làm trắng và tăng cường khả năng phản xạ ánh sáng Mặt Trời, kết quả cho thấy: vào những ngày nắng nóng và khô hanh nhất, bề mặt được xử lý có nhiệt độ thấp hơn tới 12,9°C so với mẫu vật không được phủ lớp này.

Chính các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn phát triển, nhưng quy trình sản xuất có chi phí tương đối thấp và tương thích với các quy trình công nghiệp hiện có.

Điều này mở ra cơ hội ứng dụng đa dạng, từ mặt dựng và mái nhà cho đến các thiết bị điện tử, phương tiện giao thông và thậm chí cả hệ thống làm mát cá nhân, tất cả đều hướng tới cùng một mục tiêu: giảm sự phụ thuộc vào máy điều hòa không khí cũng như lượng khí thải phát sinh từ việc sử dụng thiết bị này.