Việc duy trì nhiệt độ trong nhà đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và chiếm 20-40% ngân sách năng lượng quốc gia tại các nước phát triển. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu từ Trường Đại học Pittsburgh (Mỹ) và Trường Đại học Oxford (Anh) đã đạt được một bước tiến mới trong việc tiết kiệm năng lượng thông qua việc nâng cấp "cửa sổ thông minh".

Họ đã thiết kế một loại "cửa sổ thông minh" mới có khả năng tận dụng năng lượng mặt trời vào mùa đông để sưởi ấm ngôi nhà. Và trong mùa hè, cửa sổ có khả năng phản chiếu ánh sáng mặt trời để giữ ngôi nhà mát mẻ. Công trình nghiên cứu về loại cửa sổ này đã được công bố trên tạp chí ACS Photonics.

Ông Nathan Youngblood, giáo sư trợ lý kỹ thuật điện và máy tính tại Trường Đại học Pittsburgh, Mỹ đã giải thích về cửa sổ tiết kiệm năng lượng này. Các cửa sổ này có khả năng thay đổi theo nhu cầu từng mùa. Vào mùa đông, chúng hấp thụ ánh sáng hồng ngoại gần từ mặt trời và biến năng lượng đó thành nhiệt cho tòa nhà. Trong khi đó, vào mùa hè, cửa sổ có khả năng phản chiếu ánh sáng mặt trời thay vì hấp thụ.

Các cửa sổ này được tạo thành từ một lớp vật liệu quang học dày chưa đến 300 nanomet. Lớp hoạt tính mỏng được làm bằng vật liệu chuyển pha, có khả năng hấp thụ các bước sóng không nhìn thấy được của ánh sáng mặt trời và phát ra dưới dạng nhiệt. Vật liệu này có thể được "chuyển đổi", cho phép điều chỉnh các bước sóng ánh sáng.

Nhà nghiên cứu Youngblood lưu ý ánh sáng nhìn thấy được truyền gần như giống nhau ở cả hai trạng thái của cửa sổ. Vì vậy người sử dụng sẽ không nhận thấy sự thay đổi. Vật liệu còn có khả năng được điều chỉnh để kiểm soát nhiệt độ chính xác hơn. Một phần vật liệu (30%) sẽ biến mất nhiệt, trong khi phần còn lại (70%) sẽ hấp thụ và phát ra nhiệt.

Giáo sư Harish Bhaskaran tại Khoa Vật liệu của Trường Đại học Oxford, Anh người đứng đầu nghiên cứu, giải thích rằng họ đã khai thác cách các bước sóng ánh sáng không nhìn thấy được được truyền hoặc phản xạ để điều chỉnh nhiệt độ.

Các nhà nghiên cứu dự kiến rằng cửa sổ tiết kiệm năng lượng này sẽ giúp tiết kiệm 20 - 34% năng lượng hàng năm so với cửa sổ hai lớp thông thường. Để tạo ra và thử nghiệm nguyên mẫu, họ đã làm việc với Bodle Technologies - một công ty chuyên sản xuất màng phản chiếu siêu mỏng có khả năng hoạt động như màn hình, bằng cách kiểm soát màu sắc và ánh sáng. Ngoài ra, Eckersley O'Callaghan - một công ty kỹ thuật và kiến trúc hàng đầu cùng với công ty sản xuất màng mỏng Plasma App cũng tham gia vào quá trình sản xuất cửa sổ này.

Peiman Hosseini, Giám đốc điều hành của Bodle Technologies, cho biết công trình nghiên cứu này đã thể hiện một ứng dụng quang điện tử thú vị khác và đánh giá công nghệ này sẽ là một phần của tương lai nhằm giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu.

Anh Chi (Tổng hợp)