Các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Drexel (Mỹ) đang đi đầu trong việc phát triển loại vật liệu xây dựng tiên tiến, có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ cho sàn, tường và trần – mà không cần bất cứ nguồn điện nào. Đây thực sự là bước tiến đáng kể trong công nghệ xây dựng xanh và tiết kiệm năng lượng. Sau đây hãy cùng đơn vị thi công Asphalt Hà Nội T&C Việt Nam tìm hiểu chi tiết ngay sau đây.
Cảm hứng từ cơ chế điều hòa nhiệt của tự nhiên
Mục lục
Ý tưởng cho loại bê tông mới bắt nguồn từ cách một số loài động vật – như thỏ hay voi – tự làm mát hoặc giữ ấm cơ thể thông qua hệ thống mạch máu dày đặc ở tai. Nhờ đó, chúng có thể thích nghi tốt với những biến động nhiệt độ trong môi trường sống.
Từ nguyên lý này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại xi măng đặc biệt được tích hợp mạng lưới rãnh nhỏ chứa sáp paraffin – một loại vật liệu chuyển pha (Phase Change Material – PCM). Khi nhiệt độ môi trường tăng cao, sáp paraffin tan chảy, hấp thụ một lượng lớn nhiệt. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, sáp đông lại, giải phóng lượng nhiệt đã tích trữ, giúp ổn định nhiệt độ bề mặt bê tông.
Nhờ cơ chế này, bức tường, sàn hay trần nhà có thể tự điều chỉnh để giữ ấm vào mùa lạnh và làm mát vào mùa nóng, giảm nhu cầu sử dụng thiết bị HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning).
Sáp paraffin – “trái tim” của bê tông điều nhiệt
Loại sáp paraffin được nhóm nghiên cứu lựa chọn có nhiệt độ nóng chảy khoảng 18°C, phù hợp với các vùng khí hậu ôn đới và lạnh. Tuy nhiên, bằng cách thay đổi thành phần hóa học hoặc pha trộn với các chất khác, nhiệt độ chuyển pha hoàn toàn có thể tùy chỉnh để thích ứng với vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm hoặc sa mạc khô nóng.
Điểm đặc biệt là việc tích hợp mạng rãnh chứa sáp không làm suy giảm độ bền vốn có của bê tông. Điều này đạt được nhờ cấu trúc rãnh hình thoi tối ưu, cùng cốt liệu mịn giúp duy trì kết cấu chắc chắn và tuổi thọ cao cho công trình. Như vậy, bê tông vừa có khả năng điều nhiệt, vừa đảm bảo yêu cầu kết cấu và an toàn.
Hiệu quả thử nghiệm ban đầu
Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chế tạo các mẫu bê tông với độ dày rãnh chứa sáp từ 3–8 mm. Nhận định về kết quả, công ty cổ phần xây dựng T&C Việt Nam nhận thấy, mẫu có lưới rãnh hình thoi cho hiệu quả điều hòa nhiệt độ cao nhất.
Cụ thể, loại bê tông này có thể làm chậm tốc độ biến đổi nhiệt độ của bề mặt từ 1°C đến 1,25°C mỗi giờ. Khả năng “làm chậm” này cực kỳ quan trọng vì nó giúp giảm áp lực cho các hệ thống làm mát hoặc sưởi ấm, đồng thời giữ môi trường trong nhà dễ chịu hơn ngay cả khi nhiệt độ ngoài trời biến động mạnh.
Tiềm năng giảm điện năng tiêu thụ từ HVAC
Theo số liệu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các công trình xây dựng hiện đang tiêu thụ gần 40% tổng năng lượng toàn cầu, trong đó 50% dành riêng cho HVAC. Điều này không chỉ tốn kém về chi phí vận hành mà còn gây áp lực lớn lên lưới điện và môi trường.
Nếu bê tông điều nhiệt của Đại học Drexel được ứng dụng rộng rãi, tường và sàn nhà sẽ chủ động ổn định nhiệt độ, giúp giảm đáng kể lượng điện tiêu thụ cho làm mát hoặc sưởi. Đây là giải pháp trực tiếp cắt giảm khí thải carbon từ ngành xây dựng – một trong những ngành phát thải nhiều nhất hiện nay.
Mặt khác công nghệ này sau này cũng có thể áp dụng trên các vật liệu bê tông nhựa Asphalt giúp tổng hợp nên nhiều điện hơn, giảm áp lực cho môi trường và tận dụng thêm nhiều tính năng khác nữa.
Hướng phát triển tiếp theo
Các nhà nghiên cứu cho biết đây mới là giai đoạn đầu trong nghiên cứu. Bước tiếp theo sẽ là thử nghiệm mở rộng, cải tiến cấu trúc rãnh, lựa chọn loại sáp phù hợp cho từng vùng khí hậu và tiến tới sản xuất quy mô lớn. Nếu thành công, loại bê tông này sẽ là vật liệu “thông minh”, tự điều chỉnh nhiệt độ, không cần dùng điện hay hệ thống HVAC.
Tổng hợp những điểm nổi bật
|
Điểm nổi bật |
Ý nghĩa thực tiễn |
| Tích hợp sáp paraffin | Hấp thụ và giải phóng nhiệt tùy nhiệt độ môi trường |
| Điều chỉnh nhiệt độ tự nhiên | Giữ ổn định nhiệt độ từ 1 đến 1.25°C mỗi giờ |
| Không cần điện | Giảm phụ thuộc HVAC, tiết kiệm năng lượng |
| Không giảm độ bền bê tông | Duy trì kết cấu chắc chắn và bền lâu |
| Tiềm năng ứng dụng rộng rãi | Sản xuất bền vững, thân thiện môi trường |
Tham khảo dịch vụ: Báo giá thi công thảm bê tông nhựa nóng tại Hà Nội T&C
Lời kết
Công nghệ bê tông mới từ Đại học Drexel là một bước tiến đột phá trong vật liệu xây dựng. Với khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ nhờ sáp paraffin nội sinh, loại bê tông này mang đến giải pháp bền vững, giúp các bề mặt tường và sàn nhà duy trì cảm giác mát mẻ hoặc ấm áp tùy vào thời tiết, mà không cần bất cứ nguồn điện nào. Trong bối cảnh xây dựng “xanh” và tiết kiệm năng lượng trở thành xu hướng toàn cầu, đây chính là công nghệ đáng mong chờ để thay đổi cách chúng ta xây và sống.
