Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Ả Rập Xê Út vừa công bố một phát minh đột phá: hệ thống làm mát thụ động không cần điện, có thể tự tạo hơi lạnh ngay cả dưới ánh nắng gay gắt. Công nghệ này hứa hẹn cách mạng hóa việc làm mát ở các vùng khí hậu khô hạn, đặc biệt là khu vực Trung Đông.
Nguyên lý hoạt động độc đáo
Hệ thống dựa trên nguyên lý làm mát bức xạ, kết hợp với vật liệu aerogel mới có khả năng hấp thụ hơi nước từ không khí vào ban đêm và giải phóng vào ban ngày để tạo hiệu ứng làm mát. Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Communications, thiết bị có thể giảm nhiệt độ xuống thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh tới 9°C mà không tiêu thụ bất kỳ năng lượng điện nào.
Giáo sư Arny Leroy, trưởng nhóm nghiên cứu tại MIT, cho biết: "Chúng tôi đã tạo ra một hệ thống làm mát thụ động hoạt động suốt ngày đêm, ngay cả khi nhiệt độ bên ngoài lên tới 50°C. Công nghệ này đặc biệt hữu ích cho các vùng nông thôn và sa mạc nơi không có lưới điện."
Cấu tạo và vật liệu
Thiết bị gồm ba lớp chính: lớp trên cùng là aerogel silica trong suốt cho phép ánh sáng mặt trời xuyên qua nhưng ngăn nhiệt thoát ra, lớp giữa là vật liệu hấp thụ nước (zeolite) và lớp dưới cùng là bề mặt phản xạ nhiệt. Vào ban đêm, zeolite hút ẩm từ không khí; khi mặt trời mọc, nhiệt năng làm bay hơi nước, tạo ra hơi lạnh giống như cơ chế bay hơi mồ hôi trên da người.
Kết quả thử nghiệm tại khu vực sa mạc ở Ả Rập Xê Út cho thấy hệ thống duy trì nhiệt độ bên trong luôn thấp hơn 5-9°C so với bên ngoài, với hiệu suất ổn định trong nhiều ngày liên tục.
Ứng dụng thực tiễn
Phát minh này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi: bảo quản thực phẩm và thuốc men ở vùng sâu vùng xa, làm mát nhà ở tạm thời, hoặc tích hợp vào mái nhà để giảm nhiệt độ cho các tòa nhà. Theo ước tính của nhóm nghiên cứu, chi phí sản xuất mỗi mét vuông vật liệu chỉ khoảng 20-30 USD, rẻ hơn nhiều so với các hệ thống điều hòa không khí truyền thống.
Tiến sĩ Mohammed Al-Hussein từ KAUST nhận xét: "Công nghệ này có thể giúp hàng triệu người ở các nước đang phát triển tiếp cận giải pháp làm mát bền vững, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính từ các máy điều hòa nhiệt độ."
Hạn chế và hướng phát triển
Tuy nhiên, hệ thống hiện chỉ hoạt động hiệu quả ở vùng khí hậu khô, độ ẩm thấp. Ở những nơi có độ ẩm cao, hiệu suất giảm đáng kể. Nhóm nghiên cứu đang tìm cách cải tiến vật liệu để mở rộng phạm vi ứng dụng. Dự kiến, sản phẩm thương mại đầu tiên có thể ra mắt trong vòng 2-3 năm tới.
