Đèn đường LED công nghệ nano, cắt giảm khí thải carbon

Một nghiên cứu mới thực hiện với sự hợp tác giữa Đại học khoa học và công nghệ King Abdullah (KAUST) với Thành phố khoa học và công nghệ King Abdulaziz (KACST) chứng minh vật liệu nano có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm lượng khí thải carbon của đèn đường LED.

Đèn LED thường tỏa nhiệt dù nhỏ và nhiệt độ tăng dần có thể làm hỏng các linh kiện điện tử bên trong đèn, rút ngắn tuổi thọ của đèn. Trên thực tế, khoảng 75% năng lượng mà đèn LED tiêu thụ cuối cùng bị mất dưới dạng nhiệt.

Cải tiến chính là dùng vật liệu nano có tên gọi là nanoPE, giúp cải thiện bức xạ nhiệt từ bề mặt đèn LED, làm giảm nhiệt độ hoạt động của đèn. NanoPE có thành phần chính là polyethylene, loại nhựa được sản xuất rộng rãi nhất trên thế giới.

Bằng cách giảm sự tích tụ nhiệt này, nanoPE có thể cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của đèn LED, đồng thời cắt giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide liên quan đến năng lượng.

Đèn đường LED thông thường hướng ánh sáng về phía vật thể cần chiếu sáng, đó là lý do tại sao chúng hướng xuống mặt đất. Chúng cũng được thiết kế để bức xạ nhiệt giữ lại bên trong đèn LED. Trong khi đó, đèn đường LED phủ nanoPE được lật ngược lại, để chúng hướng lên bầu trời!

Lý do cho sự đảo ngược này là lớp phủ nanoPE được thiết kế sao cho ánh sáng hồng ngoại, loại ánh sáng gây ra bức xạ nhiệt nhiều nhất tiếp tục đi qua nó, trong khi ánh sáng khả kiến ​​được phản xạ.

Nghiên cứu cho thấy, hơn 80% ánh sáng hồng ngoại phát ra từ đèn đường LED phủ nanoPE, đi qua lớp nanoPE, tiếp tục hướng lên bầu trời. Ngược lại, hơn 95% ánh sáng khả kiến ​​phát ra phản xạ khỏi nanoPE, trở lại mặt đất, chiếu sáng khu vực bên dưới.

Để tạo ra loại nanoPE phản xạ ánh sáng có bước sóng thấp (ánh sáng khả kiến) nhưng cho ánh sáng có bước sóng cao (ánh sáng hồng ngoại) đi qua, các nhà khoa học cẩn thận tạo ra các lỗ nhỏ tới 30 nm (nhỏ hơn khoảng 1.000 lần so sợi tóc người) trên nhựa, cũng như kéo căng và biến nó thành một tấm mỏng hơn.

Nhóm nghiên cứu ước tính rằng việc triển khai công nghệ này riêng tại Hoa Kỳ có thể giảm lượng khí thải carbon dioxide hơn một triệu tấn.