Vải thoát nhiệt giúp cơ thể mát mẻ giữa ngày nắng nóng

Quần áo giúp làm ấm cơ thể theo nhiều cách. Chẳng hạn như, có thể ngăn chặn quá trình đối lưu. Các lớp vải tạo ra một lớp không khí ngay cạnh da của chúng ta, một khi được làm ấm, lớp không khí này sẽ ngăn cơ thể chúng ta thoát nhiệt. “Nhưng vào mùa hè, khi nhiệt độ tăng cao trở thành một vấn đề khó chịu, sẽ tốt hơn nếu có thể thoát nhiệt” - Yi Cui, một nhà khoa học về chất liệu tại Đại học Stanford, California (Mỹ), cho biết.

 

“Khoảng 40-60% nhiệt độ cơ thể chúng ta tỏa ra dưới dạng bức xạ hồng ngoại khi ngồi trong phòng làm việc. Nhưng cho đến nay, có rất ít hoặc không có nghiên cứu nào về đặc điểm bức xạ nhiệt của nguyên liệu dệt may”, Shanhui Fan, giáo sư về kỹ thuật điện đồng thời là chuyên gia về lượng tử ánh sáng, nói.

Vậy nên, nhóm nghiên cứu của Yi Cui đã chế tạo ra một loại vải giúp phân tán nhiệt độ. Khi thiết kế loại vải mới, Yi Cui và nhóm của mình đã bắt đầu với một loại nhựa thông thường. Nó được biết đến như polyethylene (PAHL-ee-ETH-ul-een). Người ta sử dụng hàng triệu tấn chất này để sản xuất chai nhựa và túi đựng mỗi năm. Loại nhựa này có giả rẻ, chỉ khoảng 2 USD/m².

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ nano, lượng tử ánh sáng và hóa học để chuyển đổi nhựa polyethylene thành vật liệu không trong suốt, cho phép bức xạ nhiệt, hơi nước và không khí đi qua. Cấu trúc chính là lợi thế lớn nhất của chất liệu này. Không giống các phiên bản nhựa được sử dụng để sản xuất chai hay túi, phiên bản mới này bao gồm những bong bóng siêu tí hon, hay màng nano.

 
Những bong bóng này - với kích thước khoảng 1 phần tỷ của 1 mét đường kính - liên kết với nhau và để các chất lưu (như không khí) đi từ cái này sang cái khác. Nói chung, khi nhìn cận cảnh, chất liệu này trông giống như một phiên bản siêu mỏng, siêu nhỏ của miếng bọt biển rửa chén.

Yi Cui và nhóm của ông đã biến đổi chất liệu này để tạo ra kích thước đặc biệt cho các bong bóng, hầu hết từ 50 đến 1.000 nanomet. Chúng sẽ phân tán và chặn ánh sáng nhìn thấy. Các bước sóng của ánh sáng nhìn thấy dao động từ 400 nanomet - đỏ, và 700 nanomet - xanh.

Nhưng bước sóng hồng ngoại sẽ lớn hơn màng nano của chất liệu. Vây nên nhiệt độ sẽ phân tán ngay trên lớp bong bóng tí hon. Còn đối với các bước sóng hồng ngoại trên 2.000 nanomet, hơn 90% nhiệt sẽ đi qua.

 

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra một cách để kiểm tra lượng nhiệt đi qua chất liệu vải mới. Khi mặc một chiếc áo sơ mi cotton, nhiệt độ da của một người sẽ tăng khoảng 3,5^oC so với khi không mặc gì cả. Nhưng với một chiếc áo làm từ chất liệu vải mới này, da của người này sẽ chỉ cảm thấy ấm hơn 0,8^oC so với khi không mặc áo. Tất nhiên, chiếc áo này vẫn chưa được sản xuất bởi chưa tạo ra đủ số vải cần thiết.

Yi Cui cho biết đây là một sự khác biệt lớn về nhiệt độ. Có khả năng nó cũng sẽ tạo ra sự khác biệt trong hóa đơn tiền điện, khi người ta không thấy quá nóng đến mức phải sử dụng điều hòa nhiệt độ.

“Điều hòa nhiệt độ là một trong những nguyên nhân lớn nhất gây lãng phí điện” - Ping Liu, nhà hóa học tại Viện đại học California, San Diego, cho biết.

Giảm sử dụng điều hòa có thể tiết kiệm được rất nhiều tiền cho người dùng, cũng như giảm lượng điện mà các nhà máy điện cần cung cấp. Nhiều nhà máy điện tạo ra điện bằng cách đốt than hoặc các nhiệt liệu hóa thạch khác, việc này có thể tạo ra khí carbon dioxide - một loại khí gây ra hiện tượng trái đất nóng lên.

Tuy nhiên, loại vải mới này mới chỉ được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và chưa được sản xuất số lượng lớn. Nhưng đây cũng là một nghiên cứu đầy hứa hẹn và triển vọng có thể được áp dụng rộng rãi trong tương lai.