Theo Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), làm mát hiện chiếm 10% nhu cầu điện toàn cầu. Việc phát triển các công nghệ làm mát đang tăng nhanh do nhiệt độ tăng và nhu cầu ngày càng cao ở các nước đang phát triển. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, việc tìm kiếm các giải pháp tiết kiệm năng lượng và bền vững hơn có xu hướng tăng lên.
Công nghệ nén hơi được dùng trong hầu hết tủ lạnh và máy lạnh (máy điều hòa không khí) có từ hơn một thế kỷ trước, tương đối kém hiệu quả và gây hại cho môi trường. Các chất làm lạnh gây hại nhất đã bị cấm từ năm 1989, nhưng chất thay thế chúng - hydrofluorocarbon (HFC) - được phát hiện có tác động khí nhà kính lớn hơn hàng nghìn lần so với carbon dioxide.
Hiện nay, nhóm nghiên cứu tại Đại học Ljubljana ở Slovenia đang thử nghiệm công nghệ mới nhằm thay thế chất làm lạnh độc hại bằng ống kim loại. Nghiên cứu này là phần mở rộng của một dự án nghiên cứu của EU có tên là Supercool được tiến hành tại trường đại học này từ năm 2019 đến năm 2023.
Nhóm nghiên cứu cho hay, hiện có khoảng hai tỉ máy điều hòa không khí trên toàn thế giới và IEA dự kiến con số này sẽ tăng gần gấp ba vào năm 2050. Sự tăng trưởng nhanh chóng này, cùng với thực tế là nhiều máy điều hòa không khí tạo ra lượng lớn khí thải, có thể góp phần gây ra cuộc khủng hoảng đáng kể cho môi trường.
Làm mát dựa trên phản ứng hóa học cơ bản của các thay đổi pha, trong đó vật chất chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau: rắn, lỏng hoặc khí. Trong hệ thống làm mát truyền thống, quá trình chuyển đổi từ lỏng sang khí và ngược lại, thúc đẩy chu trình làm mát. Tuy nhiên, một số vật liệu nhất định, như hợp kim niken - titan nitinol, có thể trải qua sự thay đổi pha mà vẫn ở trạng thái rắn.
Khi ứng suất cơ học tác dụng lên một số vật liệu nhất định, chúng nóng lên và khi ứng suất được giải phóng, chúng nguội đi. Quá trình này, được gọi là làm mát elastocaloric, sử dụng các vật liệu không gây hại cho con người và môi trường. Không giống như các chất làm lạnh truyền thống, vật liệu elastocaloric như nitinol, thường dùng trong y học do tính tương thích sinh học của chúng, mang đến giải pháp thay thế an toàn hơn.
Về lý thuyết, công nghệ làm mát thể rắn có hiệu quả hơn đáng kể, mặc dù vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển. Nhưng chúng có tiềm năng làm mát an toàn hơn, yên tĩnh hơn và hiệu quả hơn mà không gây hại cho môi trường. Các nhà nghiên cứu hiện đang nỗ lực đưa công nghệ này ra thị trường. Họ đang chuẩn bị xin cấp bằng sáng chế và xây dựng chiến lược để ngành công nghiệp áp dụng.
Các nhà khoa học lưu ý, nguyên mẫu của họ hiện đang ở mức hiệu suất tối đa 15%, trong khi công nghệ nén hơi thường hoạt động ở mức hiệu suất 20 - 30%. Tuy nhiên, vì công nghệ của họ mới phát triển chưa đầy 10 năm nên các nhà nghiên cứu tin rằng vẫn còn nhiều vấn đề cần cải thiện.
Nhóm nghiên cứu đang hợp tác với một công ty công nghệ từ Ireland, cũng như các trường đại học ở Đức và Ý, để phát triển một máy điều hòa không khí tiên tiến dựa trên công nghệ này. Quan hệ đối tác này được đặt tên là SMACool.
