Một nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc đã làm được điều đó. Họ phát triển một thiết bị thông minh, ba chiều (3D), tiết kiệm năng lượng, tự động chuyển đổi giữa chế độ sưởi ấm và làm mát, dựa trên ánh sáng mặt trời và nhiệt độ, không cần dùng nguồn điện.
Công trình nghiên cứu được dẫn dắt bởi Giáo sư Kim Bong-hoon từ DGIST, hợp tác với các nhà nghiên cứu từ KAIST, POSTECH, Đại học Kyung Hee, Đại học Quốc gia Kongju và được công bố trên tạp chí Advanced Materials.
Các tòa nhà thường sử dụng một lượng năng lượng khổng lồ. Phần lớn trong số này, khoảng 70%, được dùng cho mục đích sưởi ấm và làm mát. Điều này góp phần làm tăng đáng kể lượng khí thải nhà kính và ô nhiễm không khí.
Chính vì vậy, các nhà khoa học luôn tìm kiếm các giải pháp thân thiện với môi trường để điều hòa nhiệt độ trong nhà hiệu quả hơn. Tuy nhiên, hầu hết hệ thống sưởi ấm, làm mát hiện có đều cần đến điện, ngay cả các hệ thống thông minh cũng thường có khả năng điều khiển tự động hạn chế.
Nhóm của Giáo sư Kim Bong-hoon đã tạo ra thiết bị có thể thay đổi điều này. Cấu trúc thông minh 3D của họ phản ứng tự nhiên với ánh sáng mặt trời - mở hoặc đóng tùy thuộc vào góc chiếu của mặt trời - cho phép nó tự động chuyển đổi giữa chế độ làm mát và sưởi ấm.
Thiết kế được lấy cảm hứng từ các kỹ thuật kiến trúc truyền thống, trong đó hình dạng và góc của mái hiên thay đổi dựa trên vĩ độ của khu vực để kiểm soát ánh sáng mặt trời và nhiệt độ trong nhà.
Chìa khóa của công nghệ này là loại vật liệu, gọi là hợp kim nhớ hình dạng (SMA). Vật liệu đặc biệt này có thể thay đổi hình dạng khi nhiệt độ thay đổi. Trong thiết bị này, SMA cho phép cấu trúc tự mở hoặc đóng mà không cần động cơ, dây điện hoặc nguồn điện bên ngoài.
Khi thiết bị đóng lại, bề mặt của nó phản chiếu ánh sáng mặt trời, giải phóng nhiệt thông qua bức xạ hồng ngoại tầm trung, từ đó kích hoạt chế độ làm mát, giúp bên trong tòa nhà mát hơn. Khi thiết bị mở ra, bề mặt màu đen hấp thụ nhiệt sẽ lộ ra, làm cấu trúc ấm lên, hỗ trợ quá trình sưởi ấm.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm thiết bị này trong môi trường thực tế ngoài trời, ở các góc độ và điều kiện thời tiết khác nhau. Họ nhận thấy, thiết bị kiểm soát hệ thống sưởi ấm và làm mát một cách nhất quán và đáng tin cậy, bất kể kiểu thiết kế tòa nhà được áp dụng.
Điều này có nghĩa, thiết bị có thể lắp vào nhiều loại công trình khác nhau, từ nhà ở, tòa nhà văn phòng đến nhà máy. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục phát triển các phiên bản thiết thực của thiết bị này, giúp giảm thiểu mức sử dụng năng lượng ở các thành phố và khu công nghiệp.
Giáo sư Kim Bong-hoon cho hay, công trình này hướng đến một thế hệ công nghệ xây dựng mới tiết kiệm năng lượng, không cần dùng đến điện. Sự đổi mới của họ cho thấy, đôi khi các giải pháp bền vững nhất đến từ việc để thiên nhiên và vật liệu thông minh làm việc thay cho chúng ta.
