Giờ đây, nhóm nghiên cứu do Phó giáo sư người Việt Dương Minh Hải tại Khoa Cơ khí thuộc Trường Cao đẳng Thiết kế và Kỹ thuật, Đại học Quốc gia Singapore (NUS) dẫn đầu, đã đưa vật liệu này lên một tầm cao mới, thông qua khai thác các đặc tính độc đáo của nó để mang lại giá trị cho nhiều ứng dụng trong xây dựng, xử lý môi trường, phân phối thuốc, và thậm chí cả quần áo và dệt may. Cụ thể, các tác giả đã phát triển thành công aerogel có thể làm mát bức xạ và hấp thụ sóng điện từ (EMW).

Aerogel làm mát bức xạ

Các hệ thống làm mát truyền thống như máy điều hòa không khí, cần sử dụng rất nhiều năng lượng, chiếm khoảng 20% sản ​​lượng điện sử dụng trong các tòa nhà trên toàn thế giới. Các aerogel mới do nhóm các nhà khoa học NUS phát triển đưa ra một giải pháp làm mát thụ động thay thế, tận dụng quá trình làm mát bức xạ tự nhiên để tản nhiệt vào không gian mà không tiêu tốn năng lượng.

Trước đây, nhóm nghiên cứu đã sử dụng sợi PET để sản xuất aerogel, nhưng phương pháp mới giúp tiết kiệm năng lượng hơn đáng kể, tiêu thụ ít năng lượng hơn khoảng 97% và giảm thời gian sản xuất tới 96%. Khi được thử nghiệm ở vùng khí hậu ấm áp của Singapore, kết quả cho thấy 0,5 cm vật liệu tạo ra hiệu ứng làm mát 2⁰C, đạt được bằng cách phát ra nhiệt hồng ngoại ra môi trường xung quanh, đồng thời thể hiện khả năng cách nhiệt tốt, ngăn chặn sự hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh.

Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung điều chỉnh các aerogel này sao cho phù hợp với các điều kiện khí hậu đa dạng và mở rộng ứng dụng của chúng ngoài khả năng cách nhiệt của tòa nhà, chẳng hạn như trong các quy trình công nghiệp trong đó việc quản lý nhiệt hiệu quả của ống tuần hoàn chất lỏng là rất quan trọng.

Aerogel để hấp thụ sóng điện từ

Các thiết bị điện tử hiện đại phát ra sóng điện từ (EMW) có thể làm hỏng các thiết bị gần đó và gây nguy hiểm cho con người như gây tổn thương ADN và ung thư. Do đó, cần phát triển vật liệu có thể hấp thụ EMW một cách hiệu quả để bảo vệ cả con người và cơ sở hạ tầng khỏi những tác động bất lợi của sóng điện từ. Các ứng dụng bao gồm tăng cường sự riêng tư và an ninh của các tòa nhà cũng như bảo vệ các thiết bị y tế nhạy cảm. Từ thực tế trên, các tác giả đã phát triển một quy trình có thể mở rộng và thân thiện với môi trường để sản xuất các loại aerogel mới có khả năng hấp thụ EMW hiệu quả. Quá trình này bao gồm việc trộn ba thành phần chính gồm có ống nano carbon, rượu polyvinyl và carboxymethyl cellulose, sau đó là đông khô.

Aerogel có độ dày khoảng 3 mm, gần bằng chiều rộng của 40 sợi tóc người, đã chứng tỏ hiệu suất ấn tượng trong việc hấp thụ 99,99% năng lượng EMW. Trên toàn bộ dải tần X (8,2–12,4 GHz) của phổ điện từ, được sử dụng chủ yếu cho các hệ thống radar, theo dõi thời tiết và kiểm soát không lưu, aerogel luôn thể hiện khả năng hấp thụ 90% năng lượng EMW.

Theo ước tính của các nhà nghiên cứu, việc sản xuất 1m2 aerogel có độ dày 1 cm chỉ tốn chưa đến 74 USD. Chi phí này thấp hơn đáng kể so với giá của các vật liệu thương mại tương tự khác, có thể dao động từ 133 USD đến trên 738 USD.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu có kế hoạch cải tiến các đặc tính cơ học của aerogel như tính linh hoạt để mở rộng khả năng ứng dụng của chúng trong nhiều dự án xây dựng và cơ sở hạ tầng khác nhau. Các nhà nghiên cứu cũng đặt mục tiêu tiến hành các thử nghiệm trong thế giới thực để đánh giá đầy đủ khả năng hấp thụ EMW của aerogel trong các tình huống thực tế.

Nguồn: NASATI