Thế giới đang ngày một nóng lên vì biến đổi khí hậu. Điều đó đặt ra một thách thức của thời đại: Làm thế nào để chúng ta sống sót qua những ngày nắng nóng tồi tệ sẽ xuất hiện ngày càng thường xuyên hơn?
Trong khi ngành khoa học khí hậu đang tích cực vận động các chính phủ trên toàn thế giới chung tay giảm thiểu phát thải khí nhà kính để hạn chế tốc độ nóng lên của hành tinh, một nhánh công nghệ mới đã ra đời được gọi là "personal thermal management" hay "quản lý nhiệt độ cá nhân".
Ý tưởng là nếu bạn không thể khiến cả hành tinh hạ nhiệt, hãy tìm cách để hạ nhiệt độ của bản thân mình trước.
Đó chính xác là điều mà một nhóm nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong, Vũ Hán đang nhắm tới. Đăng trên số ra mới nhất của tạp chí Science, các nhà khoa học Trung Quốc vừa giới thiệu với một phát minh mới của mình: Một loại siêu vải có thể phản xạ lại nhiệt độ môi trường giúp người mặc cảm thấy mát hơn từ 5 đến 10oC.
Bí quyết của loại vải hạ nhiệt này nằm ở vật liệu cấu tạo nên nó. Các nhà khoa học đã dệt các sợi vải thủy tinh polytetrafluoroethylen (PTFE) và trộn vào đó các hạt nano composite của oxit titan và axit polylactic.
Các vật liệu này kết hợp với nhau có thể phản xạ lại ánh sáng trong vùng phổ khả kiến (VIS), vùng hồng ngoại gần (MIR) và các tia cực tím (UV). Về lý thuyết, bạn càng phản xạ được nhiều bước sóng ánh sáng bao nhiêu, năng lượng của chúng càng không được hấp thụ và bạn sẽ không bị ánh sáng Mặt Trời làm cho nóng lên bấy nhiêu.
"Loại siêu vải này đem lại một hiệu suất làm mát bằng bức xạ rất hiệu quả. Nó cũng cung cấp khả năng thoáng khí và sự thoải mái cần thiết cho những ứng dụng quản lý nhiệt độ cá nhân", tác giả đứng đầu nghiên cứu Shaoning Zeng đến từ Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong giải thích.
"Đó là bởi sự phân bố rộng rãi của các hạt nano, khi kết hợp với PTFE sẽ cung cấp khả năng tán xạ và phản xạ phổ rộng trên dải UV-VIS-NIR".
Lý thuyết là vậy, nhưng để kiểm tra khả năng làm mát thực tế của vật liệu vải mới, các nhà nghiên cứu đã đem nó tới Quảng Châu. Ở đây, họ đã thử nghiệm nó dưới điều kiện ánh nắng Mặt Trời trong một ngày quang đãng.
Kết quả cho thấy trong điều kiện bức xạ mặt trời cao nhất từ 11 giờ trưa tới 15 giờ chiều, mặt dưới của mảnh siêu vải có nhiệt đô thấp hơn lần lượt 5,0°C so với vải cotton, 6,8°C so với vải thun, 7,0°C so với voan, 5,8°C so với lanh và 10,2°C so với da trần không che chắn.
Trong một thử nghiệm khác gần với điều kiện thực tế hơn, một tình nguyện viên đã mặc một chiếc áo với một nửa làm từ siêu vải nano và một nửa làm từ vải cotton rồi nằm dưới ánh nắng Mặt Trời trực tiếp suốt một tiếng đồng hồ.
Các nhà khoa học sử dụng một máy ảnh nhiệt để đo sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trong và mặt ngoài của chiếc áo. Kết quả cho thấy vải cotton tạo ra sự chênh lệch khoảng 3,4°C giữa hai mặt. Con số là 4,8°C đối với siêu vải nano cho thấy nó có hiệu quả làm mát tốt hơn.
Tiếp đó, các nhà khoa học đã kiểm tra cả khả năng làm mát đồ vật. Họ phủ một miếng siêu vải nano rất lớn lên một chiếc ô tô ngoài trời và so sánh nó với hai chiếc ô tô khác, một không được che chắn và một được phủ tấm phủ xe thương mại.
Kết quả cho thấy siêu vải nano có thể hạ nhiệt độ trong xe xuống lần lượt 30 và 27oC. Nghĩa là nó đạt hiệu quả làm mát tốt hơn ít nhất 3oC so với tấm phủ thương mại.
***
Mặc dù siêu vải đã chứng minh được tiềm năng làm mát của nó đối với cả đồ vật và con người, nhưng các nhà khoa học cho biết họ vẫn còn phải thử nghiệm nó trong điều kiện người mặc chuyển động.
Các kết quả được báo cáo trong nghiên cứu này mới chỉ liên quan đến vật thể và người trong điều kiện tĩnh. Liệu độ phản xạ của loại siêu vải này còn cao hay không nếu người mặc nó cử động và làm thay đổi góc tiếp xúc của vải với ánh sáng Mặt Trời liên tục?
Ngoài ra, các nhà khoa học cũng chưa kiểm tra hiệu quả làm mát của loại siêu vải này nếu nó được nhuộm màu. Liệu thuốc nhuộm có thể làm tăng khả năng hấp thụ nhiệt độ của chúng? Các thử nghiệm trong tương lai chắc chắn sẽ cần thiết để trả lời những câu hỏi này.
Nhưng tích cực mà nói, nghiên cứu cho thấy loại vật liệu được dùng làm ra siêu vải tương tích với tất cả các kỹ thuật may thương mại hiện nay. Thử nghiệm tính cơ học cho thấy nó cũng có độ bền tương đương các loại vải thương mại có mặt trên thị trường.
Nhóm nghiên cứu ước tính để sản xuất loại siêu vải này cũng không quá tốn kém. So với các loại quần áo thông thường, có lẽ một sản phẩm làm từ siêu vải kháng nhiệt sẽ chỉ có giá cao hơn khoảng 10%.
"Những kết quả này cho thấy tiềm năng to lớn của loại siêu vải này cho các ứng dụng thương mại", các nhà nghiên cứu viết. "Bằng kỹ thuật thêu, cắt và may, loại siêu vải này có thể được tích hợp vào nhiều sản phẩm khác nhau cho các tình huống sử dụng khác nhau, chẳng hạn như quần áo, lều, bạt phủ xe hơi, rèm cửa và mái hiên".
Hiện nhóm nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong đang thuyết phục một số đối tác công nghiệp sản xuất thử nghiệm và tiến tới thương mại hóa phát minh của mình. Dự kiến sớm nhất là năm nay, những sản phẩm đầu tiên được làm từ siêu vải kháng nhiệt sẽ được họ tung ra thị trường.
Tham khảo Sciencealert