Vật liệu lưu trữ nhiệt mới giúp cải thiện đáng kể hiệu suất sử dụng năng lượng trong các tòa nhà. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) và Đại học Leipzig phát triển loại vật liệu này để tích trữ lượng nhiệt dư thừa và giải phóng nhiệt trở lại môi trường khi cần thiết.
Khác với các vật liệu hiện nay, vật liệu mới có thể hấp thụ nhiệt nhiều hơn, ổn định hơn và được làm từ các chất vô hại. Trong bài đăng trên Tạp chí Lưu trữ Năng lượng, nhóm nghiên cứu đã mô tả cơ chế hình thành vật liệu.
Sáng chế này được gọi là vật liệu chuyển pha định hình. Nó có khả năng hấp thụ lượng nhiệt lớn khi chuyển đổi trạng thái vật lý từ thể rắn sang thể lỏng. Ngoài ra, khi vật liệu đông cứng, lượng nhiệt lưu trữ sẽ được giải phóng.
Giáo sư Thomas Hahn đến từ Viện Hóa học tại MLU giải thích rằng: “Nhiều người đã quen với nguyên lý đó từ các vật dụng sưởi ấm tay”. Tuy nhiên, chúng ta không thể sử dụng loại vật liệu mới này trong túi áo khoác mà chúng sẽ được ứng dụng để tạo nên những bức tường trong ngành công nghiệp xây dựng.
Vào những khung giờ nắng nóng, chúng sẽ hấp thụ nhiệt và giải phóng nhiệt ngay sau khi nhiệt độ giảm xuống. Quá trình này có thể tiết kiệm rất nhiều năng lượng. Các nhà nghiên cứu đã tính toán rằng khi vật liệu mới nóng lên, trong điều kiện thích hợp, nó có thể lưu trữ lượng nhiệt nhiều hơn 10 độ C so với bê tông hoặc tấm ốp tường thông thường.
Khác với những vật dụng ấm sưởi ấm tay, các tấm làm bằng vật liệu tổng hợp này không bị nóng chảy khi hấp thụ nhiệt. Giáo sư Hahn giải thích: “Trong phát minh của chúng tôi, nhờ lực mao dẫn cao, khung silicat vững chắc sẽ bao quanh và ngăn cản vật liệu lưu trữ nhiệt thoát ra ngoài”.
Điều quan trọng nhất là quá trình sản xuất đã sử dụng các chất thân thiện với môi trường. Đó là axit béo vô hại, ví dụ như những chất trong xà phòng và kem. Thậm chí các chất phụ gia tăng độ bền và khả năng dẫn nhiệt có thể được lấy từ trấu.
Trong nghiên cứu mới đây, nhóm nghiên cứu mô tả quá trình hình thành cấu trúc của vật liệu và cách các hóa chất tác động lẫn nhau. Họ đã nhận được sự hỗ trợ từ nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư Kirsten Bacia đến từ MLU đứng đầu. Ông đã sử dụng kính hiển vi huỳnh quang để hình dung cơ chế này.
Ông Felix Marske, đồng nghiên cứu sáng chế với Giáo sư Thomas Hahn, cho biết: “Chúng ta có thể vận dụng kiến thức để tối ưu hóa vật liệu và sản xuất trên quy mô công nghiệp”. Cho đến nay, vật liệu này chỉ được sản xuất với số lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm. Trong tương lai, nó có thể được kết hợp với những biện pháp khác để tiết kiệm nhiều năng lượng hơn trong các tòa nhà hoặc làm mát thụ động các hệ thống quang điện và bộ pin, từ đó tăng hiệu suất của chúng.
Thu Nga