TS. Giang Ngọc Hà – Bộ môn Công nghệ Vật liệu

Mặc dù cửa sổ kính là tiêu chuẩn trong các tòa nhà, nhưng tính trong suốt của chúng có thể làm tăng lượng năng lượng tiêu thụ do thất thoát nhiệt vào mùa đông và nhu cầu làm mát cao hơn vào mùa hè. Cửa sổ thông minh (SW) mang đến giải pháp bằng cách điều chỉnh độ truyền sáng tuỳ theo mùa, sử dụng vật liệu như polyme biến đổi nhiệt (thermochromic polymers) thay đổi tính chất theo nhiệt độ. Các nghiên cứu gần đây tập trung vào các vật liệu như polyampholyte (PAH), poly(N-isopropyl acrylamide) (PNIPAm) và hydroxypropyl cellulose (HPC) vì khả năng phản ứng với nhiệt độ liên quan đến nhiệt độ dung dịch tới hạn thấp hơn (LCST). HPC nổi bật nhờ khả năng phân huỷ sinh học và LCST khoảng 45°C. Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp đơn giản sử dụng bếp từ gia nhiệt để xác định LCST, thay vì các thiết bị đắt tiền hơn, đồng thời thử nghiệm khả năng chế tạo cửa sổ thông minh với vật liệu được tạo thành.

‘

Hình bên trên thể hiện kết quả đo kích thước hạt với phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS) và kết quả đo độ nhớt. Điều này cho thấy, quá trình xác định LCST hoàn toàn có tính tương thích tốt với phương pháp đo độ nhớt được đề xuất với chi phí nhỏ hơn. Hình b cũng thể hiện quá trình keo tụ làm giảm độ truyền suốt của dung dịch và có thể ứng dụng làm cửa sổ thông minh với nguyên tắc nhạy nhiệt

Hình tiếp theo là mô hình ứng dụng tính chất của dung dịch HPC để chế tạo lớp dung dịch nhạy nhiệt ứng dụng cho cửa sổ. 

Kết quả cũng cho thấy độ truyền qua giảm rõ rệt khi dung dịch vượt qua điểm LCST. Cửa sổ là hoàn toàn trong suốt nhưng có thể chuyển sang trạng thái đục, ngăn cản ánh sáng như trong hình. Điều này nhấn mạnh rằng có thể chế tạo các cửa sổ nhạy nhiệt tự động ngăn cản ảnh sáng để làm giảm tiêu hao năng lượng. Tuy nhiên, thời gian đáp ứng, độ bền của dung dịch cần phải được khảo sát thêm để có thể tiến tới ứng dụng thực tế. Kết quả cũng cho thầy Công nghệ vật liệu đang tiến nhanh và mạnh với khoảng cách từ nghiên cứu phòng lab cho tới ứng dụng đang ngày càng được thu hẹp. Nghiên cứu được tiến hành hoàn toàn tại phòng thí nghiệm của ĐH Công Thương TP. Hồ Chí Minh. Điều này chứng mình rằng rất nhiều nghiên cứu thú vị có thể được xuất phát từ những thiết bị đơn giản tại phòng thí nghiệm với một ý tưởng cải tiến nhỏ.

Nguồn: Giang, H. N., Truong, D. T. P., Hoang, X. K., & Huynh, T. N. A. (2024). Effect of sodium chloride and water-soluble polymers on thermochromic properties of hydroxypropyl cellulose solution. International Journal of Polymer Analysis and Characterization, 30(2), 109–121. https://doi.org/10.1080/1023666X.2024.2435853