Vật liệu làm mát các tòa nhà một cách linh hoạt

Theo dõi MTĐT trên

Lấy cảm hứng từ da của loài nhuyễn thể, hệ thống này sử dụng các tế bào có sắc tố nở ra có thể chặn ánh sáng theo nhu cầu.

Krill là những sinh vật biển nhỏ bé, trong suốt, nhưng có khả năng di chuyển các sắc tố trong các tế bào bên dưới da, cho phép chúng chuyển sang màu sẫm hơn để bảo vệ bản thân khỏi tác hại của tia UV dưới ánh sáng mặt trời. Nhóm nghiên cứu tại UTo Toronto cho rằng điều này sẽ là một khả năng hữu ích cho các cửa sổ và mặt tiền của tòa nhà.

Nguyên mẫu lấy cảm hứng từ loài nhuyễn thể được tạo thành từ các tế bào quang lỏng có thể chuyển đổi giữa trong suốt và không trong suốt theo nhu cầu, sử dụng tương đối ít năng lượng. Bên trong tế bào có một lớp dầu khoáng dày 1 mm giữa hai tấm nhựa. Để làm cho nó chuyển sang màu tối hơn, một lượng nhỏ nước có chứa sắc tố hoặc thuốc nhuộm có thể được tiêm vào tế bào thông qua một ống được kết nối.

Chất màu được bơm vào càng nhiều, độ nở càng lớn và tốc độ dòng chảy có thể quyết định hình dạng mà nó tạo ra. Tốc độ dòng chảy thấp tạo ra một mô hình tròn, trong khi tốc độ cao hơn tạo ra các cấu trúc giống như cây phân nhánh. Sắc tố sau đó có thể được bơm ngược ra ngoài để đưa tế bào trở lại trạng thái trong suốt.

Ben Hatton, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Vật liệu này có thể trở thành chất hóa học xanh, bền vững, dễ dàng thay đổi các đặc tính của vật liệu. Là một vật liệu linh hoạt không chỉ có thể kiểm soát kích thước và hình dạng của nước trong mỗi ô, mà còn có thể điều chỉnh các đặc tính hóa học hoặc quang học của màu sắc. Nó có thể là bất kỳ màu sắc hoặc độ mờ nào con người muốn ”.

Nhóm nghiên cứu hình dung một mạng lưới các tế bào quang lỏng này được sử dụng trong các cửa sổ hoặc mặt tiền của tòa nhà như một hệ thống điều chỉnh nhiệt độ năng lượng thấp. Vào mùa hè, các tế bào có thể chuyển sang mờ đục để chặn ánh sáng mặt trời, trước khi chuyển trở lại trong suốt khi Mặt trời lặn.

Các nhà nghiên cứu đã mô hình hóa cách một hệ thống như vậy có thể hoạt động ở quy mô tòa nhà và so sánh khả năng tiết kiệm năng lượng với hai hệ thống khác - rèm có động cơ hoặc cửa sổ điện sắc, sử dụng sự thay đổi điện áp để thay đổi độ trong suốt của lớp phủ thủy tinh.

Hệ thống này có thể giảm tới 30% năng lượng cần thiết cho việc sưởi ấm, làm mát và chiếu sáng so với các lựa chọn còn lại. Hệ thống có khả năng kiểm soát tốt hơn nhiều đối với phạm vi và thời gian che nắng, tương tự như việc mở và đóng hàng trăm tấm rèm nhỏ ở các vị trí và thời gian khác nhau trên một mặt tiền. Có thể đạt được tất cả những điều này với dòng chất lỏng đơn giản, có thể mở rộng và không tốn kém.

Nhóm nghiên cứu cũng nói rằng các màn hình quang học có thể được sử dụng để tạo ra các tác phẩm nghệ thuật quy mô lớn.