Các tòa nhà có thể mát hơn 5 độ C mà không cần điều hòa, bí quyết nằm ở loại xi măng mới này

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và hiệu ứng đảo nhiệt đô thị ngày càng rõ rệt, giải pháp vật liệu xây dựng tiết kiệm năng lượng đang trở thành ưu tiên hàng đầu. Và mới đây, các nhà khoa học tại Đại học Purdue (Mỹ) đã phát triển loại xi măng mới có khả năng làm giảm nhiệt độ trong nhà và hạn chế sự tích tụ nhiệt trong các tòa nhà, nhờ cấu trúc đặc biệt giúp phản xạ ánh sáng mặt trời.

Khác với xi măng portland thông thường vốn hấp thụ nhiệt và làm nóng không gian, loại xi măng mới này lại mang cơ chế “tự làm mát”.

Khi đông cứng, trên bề mặt hình thành cấu trúc tinh thể ettringite giống trong tự nhiên, hoạt động như gương phản chiếu ánh sáng mặt trời, đồng thời phát xạ hồng ngoại ra ngoài khí quyển. Nhờ vậy, nhiệt lượng không bị giữ lại mà được tản đi, giúp công trình mát hơn.

Loại xi măng mới giúp các tòa nhà mát hơn 5 độ C

Nghiên cứu được công bố mới đây trên tạp chí Science Advances cho thấy vật liệu cải tiến này được gọi là xi măng có cấu trúc photon, có thể giảm nhiệt độ trong nhà khoảng 5,4 độ C vào những ngày nắng nóng. Điều này giúp bề mặt công trình hạ nhiệt nhanh chóng, giảm đáng kể sự phụ thuộc vào điều hòa.

Quy trình sản xuất cũng không phức tạp: đá vôi và thạch cao được nghiền mịn, trộn với nước rồi đổ vào khuôn silicon có lỗ nhỏ để tạo bọt khí, nơi tinh thể ettringite phát triển. Một lớp gel giàu nhôm trong xi măng cho phép tia hồng ngoại xuyên qua, tăng khả năng tản nhiệt.

Đặc biệt, loại xi măng này có chi phí sản xuất thấp hơn khoảng 5 USD/tấn so với xi măng portland nhờ sử dụng nhiệt độ thấp hơn trong quá trình sản xuất.

Để thử nghiệm vật liệu mới, các nhà nghiên cứu đã xây dựng các mô hình nhà nhỏ và đặt dưới ánh nắng Mặt trời. Kết quả cho thấy tường làm bằng xi măng thông thường có thể đạt nhiệt độ tới 60-70 độ C vào thời điểm nắng nóng gay gắt, trong khi tường sử dụng xi măng cấu trúc photon duy trì ở mức 30-35 độ C, giúp giảm nhiệt độ trong nhà khoảng 5 độ C.

Theo các nhà nghiên cứu, công nghệ này có thể giảm đáng kể chi phí làm mát công trình, đồng thời là một công cụ hiệu quả chống lại biến đổi khí hậu.

Vật liệu này không chỉ có thể được áp dụng ở các vùng nhiệt đới nóng mà còn ở các thành phố trên toàn thế giới, nơi đang đối mặt với hiệu ứng đảo nhiệt đô thị và nhu cầu tiết kiệm năng lượng.