Gỗ trong suốt giúp các tòa nhà tiết kiệm năng lượng

Gỗ trong suốt giúp các tòa nhà tiết kiệm năng lượng – Trong xây dựng, đã từ lâu gỗ được coi là một loại vật liệu truyền thống và rất được tin dùng nhờ độ bền, chắc và giá rẻ. Nhưng hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ Hoàng gia KTH ( Thụy Điển) đã phát minh ra cách để làm cho gỗ trở nên trong suốt mà vẫn giữ được các đặc điểm vật lí tuyệt với của mình. Đây được xem là một thành tựu nổi bật trong khoa học khi vật liệu này có thể giúp các tòa nhà tiết kiệm năng lượng.

“Gỗ trong suốt” là vật liệu xây dựng mới được phát minh nhằm thay thế nhựa hay kính trong những ngôi nhà sử dụng năng lượng hiệu quả và thân thiện với môi trường. “Gỗ trong suốt là một vật liệu tốt cho pin năng lượng mặt trời, vì chi phí thấp, có sẵn và là nguồn tài nguyên có thể tái tạo”, nhà nghiên cứu Lars Berglund từ Hoàng gia Viện KTH Công nghệ ở Stockholm cho biết. “Điều này trở nên đặc biệt quan trọng trong việc ứng dụng vào các bề mặt lớn đối với pin năng lượng mặt trời.”

Để tạo ra gỗ trong suốt về mặt quang học, trước tiên các nhà nghiên cứu đã loại bỏ một chất xơ gỗ tự nhiên được tìm thấy trong thành tế bào của gỗ gọi là lignin khỏi thành tế bào của gỗ balsa (gỗ bấc). Điều đó làm cho gỗ “trắng đẹp”, các nhà nghiên cứu giải thích, nhưng không giúp làm cho gỗ có thể nhìn xuyên qua được.

Dựa vào đó, nhóm nghiên cứu đã cho nhựa acrylic vào gỗ bấc đã xử lý, lấp đầy các lỗ nhỏ do loại bỏ lignin và các mạch rỗng dẫn nước trong cây. Arcylic không phân hủy sinh học và không thấm nước nên giúp gỗ duy trì cấu trúc, khôi phục độ cứng cũng như nâng cao tính chất quang học.

Quy trình xử lý hóa học 2 bước được sử dụng để tạo ra gỗ trong suốt
Quy trình xử lý hóa học 2 bước được sử dụng để tạo ra gỗ trong suốt

Sau đó các nhà nghiên cứu dùng polyethylen glycol (PEG) hòa với acrylic, không những giúp hỗn hợp thấm vào gỗ tốt hơn, mà còn cho gỗ một tính năng khác. Polyethylen glycol khi nóng sẽ hấp thu năng lượng và tan ra, còn khi lạnh sẽ giải phóng năng lượng và rắn lại. Tính chất này giúp vật liệu gỗ mới có thể hấp thu năng lượng từ mặt trời vào ban ngày và dùng cho các hoạt động bên trong nhà.

Trưởng nhóm nghiên cứu Céline Montanari cho biết, 100g vật liệu gỗ trong suốt có thể hấp thu đến 8.000J nhiệt lượng, tương đương lượng nhiệt mà một bóng đèn 1W tỏa ra trong hai giờ và nói thêm rằng các loại PEG tan chảy ở nhiệt độ khác nhau nên nhóm nghiên cứu có thể điều chỉnh tính chất của gỗ trong suốt tùy theo ứng dụng.

Miếng gỗ trước và sau khi xử lý
Miếng gỗ trước và sau khi xử lý
Vật liệu gỗ trong suốt giúp các tòa nhà tiết kiệm năng lượng vì vật liệu này sẽ chuyển từ bán trong suốt thành trong suốt khi nhiệt độ ấm nhờ sự tan ra của polyethylen glycol. Các loại polyethylen glycol khác nhau tan chảy ở các nhiệt độ khác nhau, cho phép nhóm nghiên cứu điều chỉnh tùy thuộc vào mục đích sử dụng.

Vật liệu chứa các chất có thể giữ nhiệt và giải phóng nhiệt vốn không phải một ý tưởng mới trong ngành xây dựng. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu khẳng định gỗ trong suốt khác biệt vì nó sử dụng nguyên liệu tự nhiên nên cũng làm giảm nhu cầu nguyên liệu từ dầu và lượng khí thải CO2, giúp những ngôi nhà có thể tiết kiệm năng lượng hơn.

Nhóm nghiên cứu định  thay thế acrylic bằng một chất có thể phân hủy sinh học để tăng phạm vi ứng dụng và quy mô sản xuất của vật liệu này. Họ cũng thực hiện các mô hình tòa nhà trên vi tính để so sánh gỗ trong suốt và kính. Tuy nhiên, giáo sư Mark Miodownik ở Đại học Cao đẳng London, cho rằng gỗ có thể phân hủy sinh học sẽ trở nên kém bền trong môi trường tự nhiên. Ông cho rằng vật liệu chỉ cần được cô lập cacbon để có thể tái chế và tái sử dụng, chứ không cần phân hủy sinh học.

Minh họa mô hình của một ngôi nhà nhỏ với tấm gỗ trong suốt trên mái.
Minh họa mô hình của một ngôi nhà nhỏ với tấm gỗ trong suốt trên mái

Loại gỗ trong suốt này không chỉ ít bể vỡ hơn so với các tấm kính mà còn mát hơn khi mà ánh sáng chiếu vào liên tục. Và đối với pin năng lượng mặt trời, vật liệu gỗ này có thể làm chi phí sản xuất giảm và cải thiện bề mặt bằng cách thay thế thủy tinh silica bằng gỗ, trong khi vẫn cho phép nhận nhiều ánh sáng như vậy.

Nhóm nghiên cứu hiện đang làm việc mở rộng quy mô lên quá trình sản xuất để đảm bảo vật liệu gỗ trong suốt này có giá rẻ và dễ dàng sản xuất nhất có thể.  Đồng thời cũng sẽ thử nghiệm với nhiều loại gỗ khác nhau để xem họ có thể cải thiện thêm tính trong suốt. “Đó thực sự là vật liệu là hấp dẫn từ các nguồn năng lượng tái tạo”, Berglund cho biết. “Nó cũng cung cấp các tính chất cơ học tuyệt vời, bao gồm cả sức mạnh, dẻo dai, mật độ thấp và độ dẫn nhiệt thấp.”

Các nhà nghiên cứu nói rằng vật liệu này có thể được sử dụng để xây dựng các ngôi nhà tiết kiệm năng lượng và họ hy vọng sẽ phát triển một phiên bản có thể phân hủy sinh học để không chỉ tạo hiệu ứng ấn tượng cho các công trình kiến trúc mà còn tăng thêm tính thân thiện với môi trường như vật liệu thay thế cho nhựa, thủy tinh hoặc thậm chí xi măng.

Nguồn: The Guardian

Trả lời

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *