Các nhà khoa học đã tiến một bước lớn, hướng tới tương lai đó bằng cách biến gỗ thành vật liệu thông minh, tiết kiệm năng lượng, với các tính năng như điều chỉnh quang học, độ trong suốt cao, độ dẫn nhiệt thấp, khả năng chặn tia cực tím (UV) và cách nhiệt, có thể thay thế cửa sổ kính truyền thống.

Khi các đô thị cố gắng cắt giảm lượng khí thải carbon và giảm tiêu thụ điện, các tòa nhà tiết kiệm điện năng là yếu tố quan trọng. Cửa sổ có vai trò chính trong nỗ lực này, bởi kính thông thường cho phép nhiệt và tia UV đi qua dễ dàng. Điều này làm tăng nhiệt độ trong nhà, đồ nội thất xuống cấp và tăng nguy cơ mắc các vấn đề sức khỏe do tiếp xúc tia UV.

Cửa sổ thông minh là một công nghệ đầy triển vọng để bảo vệ sức khỏe con người cũng như đồ dùng gia đình, khỏi tác hại của bức xạ tia cực tím. Mặc dù một số cửa sổ thông minh đã được chế tạo, nhưng hầu hết đều dựa vào điện, hệ thống phức tạp hoặc vật liệu đắt tiền.

Trong một bước đột phá gần đây, một nhóm nhà nghiên cứu từ Hàn Quốc, do Giáo sư Sung Ho Song từ Đại học quốc gia Kongju và Phó Giáo sư Jin Kim từ Đại học quốc gia Hanbat dẫn đầu, đã phát triển loại gỗ trong suốt, đổi màu theo nhiệt độ (TW) dùng cho cửa sổ thông minh.

Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên sử dụng tinh thể lỏng polymer phân tán (PDLC) có thể đóng rắn bằng tia cực tím để làm biến tính gỗ. Nghiên cứu mới của họ được công bố trực tuyến trên tạp chí Advanced Composites and Hybrid Materials ngày 16/10/2025.

Cửa sổ thông minh “thụ động” dựa trên PDLC/TW trong nghiên cứu này, tự động điều chỉnh lượng ánh sáng truyền qua khi nhiệt độ thay đổi. Bằng cách này, nó thể hiện khả năng tự chủ điều chỉnh ánh sáng mà không cần đến pin, hệ thống dây dẫn hay nguồn điện bên ngoài.

Loại gỗ balsa PDLC/TW thể hiện độ truyền ánh sáng theo nhiệt độ. Cửa sổ trông mờ hơn, chỉ cho khoảng 28% ánh sáng nhìn thấy đi qua ở nhiệt độ phòng mát hơn. Khi nhiệt độ tăng lên khoảng 40°C, cửa sổ trở nên trong suốt hơn, cho phép tới 78% ánh sáng nhìn thấy đi qua. Nói một cách đơn giản, cửa sổ phản ứng tự nhiên với môi trường xung quanh.

Hơn nữa, gỗ balsa PDLC/TW thể hiện khả năng chắn tia UV với hiệu suất vượt trội. Vật liệu này chặn gần như toàn bộ tia UVA, giúp bảo vệ da và đồ nội thất trong nhà. Quan trọng hơn, nó làm được điều này mà không làm tối phòng, vì vậy mọi người vẫn nhận được nhiều ánh sáng tự nhiên.

Cửa sổ thông minh này cũng có khả năng cách nhiệt tuyệt vời. Với độ dẫn nhiệt là 0,197 W m⁻¹ K⁻¹, nhiệt truyền qua nó chậm hơn gần 5 lần so với qua kính thông thường, làm chậm đáng kể sự thất thoát hoặc hấp thụ nhiệt trong tòa nhà. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí sưởi ấm và làm mát trong nhà ở hay văn phòng.

Ngoài các tòa nhà, các nhà nghiên cứu còn thấy nhiều ứng dụng tiềm năng khác. Trong nhà kính, các tấm gỗ thông minh này là giải pháp lý tưởng bảo vệ cây trồng khỏi cháy lá dưới ánh nắng mặt trời quá mức, trong khi vẫn giữ nhiệt độ trồng trọt ổn định bên trong.

Trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, các phiên bản mỏng hơn của vật liệu này có thể sử dụng như thiết bị đo nhiệt độ đơn giản, không cần pin. Ví dụ, miếng dán đeo được, trở nên trong suốt khi nhiệt độ cơ thể tăng cao hơn bình thường, đưa ra cảnh báo trực quan rõ ràng về tình trạng sốt.

Về lâu dài, loại gỗ thông minh này có thể giúp cho cuộc sống bền vững, tiết kiệm năng lượng dễ tiếp cận hơn, bằng cách thay thế các công nghệ tiêu tốn nhiều năng lượng bằng các vật liệu tự điều chỉnh với thay đổi của môi trường. Sự đổi mới này hướng tới một tương lai nơi các tòa nhà, sản xuất thực phẩm, thậm chí cả việc theo dõi sức khỏe hài hòa hơn với thiên nhiên.