Công nghệ mới
có thể thay thế các loại chất khí được sử dụng trong các hệ thống làm lạnh thông
thường (Ảnh: belchonock/Depositphotos)Việc sử dụng rộng rãi điện lạnh
cho cả mục đích công nghiệp lẫn dân dụng đã cách mạng hóa xã hội chúng ta bằng
việc không chỉ cho phép thực phẩm được vận chuyển trên toàn thế giới và bảo quản
trong khoảng thời gian dài mà còn khiến cho nhiều vùng trên trái đất có thể sinh
sống thoải mái như bất kỳ khu vực ôn đới nào khi công nghệ được dùng trong điều
hòa không khí.
Tuy nhiên, hầu hết các thiết bị
làm lạnh thông thường đều dựa vào việc ép nén và giãn nở khí để tạo ra hiệu ứng
lạnh. Kỹ thuật này vận hành được nhưng tủ lạnh khí nén rất ngốn năng lượng, và
khí HFC và HC được sử dụng phổ biến nhất lại độc hại, dễ cháy và kém thân thiện
với môi trường.
“Tủ lạnh và máy điều hòa không
khí dựa trên HFC và HC cũng tương đối kém hiệu quả. Điều đó rất quan trọng
vì làm lạnh và điều hòa không khí hiện đang tiêu tốn 1% năng lượng được sản
xuất trên toàn thế giới và nhu cầu làm mát chỉ có tăng lên”, nghiên cứu viên của
Hiệp hội Hoàng gia tại Khoa Khoa học vật liệu và Luyện kim của Đại học
Cambridge Xavier Moya cho biết.
Để thay thế, Moya và nhóm của ông
đề xuất một hệ thống làm lạnh thể rắn. Thay vì nén và làm giãn nở khí, hệ thống
mới sử dụng chất rắn - cụ thể là neopentyl glycol (NPG,
2,2-dimethylpropane-1,3-diol). Đây là một hợp chất hữu cơ rẻ tiền được sử dụng
rộng rãi để tổng hợp polyester, sơn, chất bôi trơn và chất hóa dẻo. Tuy nhiên,
khi NPG và các tinh thể tương tự được đặt dưới điều kiện áp suất bằng một từ
trường, điện trường hoặc sức nén cơ học, cấu trúc hiển vi sẽ thay đổi, tạo ra
hiệu ứng CBCE (hiệu ứng làm nóng hoặc lạnh vật liệu dưới điều kiện biến động
áp suất bên ngoài).
Theo cách hiểu thông dụng, tinh
thể trở nên rất lạnh rất nhanh. Đó chính là hiệu ứng cũng được quan sát thấy ở
hợp kim nhớ hình, nhưng nhóm nghiên cứu cho hay vật liệu hữu cơ dễ nén hơn cũng
như rẻ hơn. NPG có các phân tử gần như hình cầu có các liên kết lỏng lẻo xoay tự
do, giúp dễ dàng tạo hiệu ứng CBCE hơn. Nó cũng làm cho tinh thể NPG trở nên
dẻo, xét theo nghĩa là linh hoạt thay vì hình thành chuỗi polyme.
Theo nhóm nghiên cứu, NPG tạo ra
các mức biến động nhiệt lớn chưa từng thấy có thể sánh ngang với mức biến động
nhiệt tạo ra bởi HFC và HC. Moya hiện đang làm việc với Cambridge Enterprise,
pháp nhân thương mại hóa của Đại học Cambridge, để sản xuất một phiên bản công
nghệ có khả năng bán được.
TT (New Atlas)