Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Cửa sổ thông minh sử dụng dung dịch từ tính để tạo bóng râm và làm ấm phòng (27/02/2018)

Trong tương lai, cửa sổ thông minh tự động làm sẫm hoặc tăng độ sáng cho kính theo mệnh lệnh có thể sẽ thay thế cửa sổ sử dụng rèm hay mành kéo. Mới đây, một nhóm nghiên cứu gồm các kỹ sư người Đức đã giới thiệu một thiết kế mới có tên gọi Dubbed Large-Area Fluidic Windows (LaWin) - hệ thống cửa sổ sử dụng chất lỏng bên trong có chứa hạt sắt, có tác dụng ngăn ánh sáng tới ở nhiều mức độ cũng như hấp thu năng lượng mặt trời.

Hình ảnh minh họa

Hiện nay, hầu hết các hệ thống cửa sổ thông minh sử dụng công nghệ sắc thể điện tử (electrochromic) để làm thay đổi mức độ mờ hoặc trong suốt của kính trong quá trình phản ứng với tín hiệu điện chạy qua dây cài đặt ngầm trong kính, cho phép làm mờ, làm sẫm cửa sổ khi người sử dụng cần sự riêng tư và nguồn ánh sáng tự nhiên, hay cũng có thể làm tối mặt kính để giữ căn phòng mát mẻ.

Hệ thống mới cũng có những ứng dụng tương tự nhưng lại có cách tiếp cận hoàn toàn khác. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng chất lỏng bao gồm các hạt nano sắt từ tính chứa trong các rãnh thẳng đứng trong lớp kính để tạo ra cửa sổ lưu thể. Chính những hạt nano này là yếu tố làm sẫm cửa sổ, chắn nguồn ánh sáng tới ở các cấp độ khác nhau và hấp thu nhiệt khi cần thiết. Bên cạnh đó, người dùng có thể thay đổi nam châm kích hoạt để kéo các hạt sắt ra khỏi dung dịch khi muốn cửa kính trở nên trong suốt. 

“Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào việc sử dụng lớp chất lỏng trong kính cửa sổ với bề mặt hướng ra ngoài với vai trò là chất truyền tải nhiệt hoặc để kích hoạt các tính năng bổ sung”, Lothar Wondraczek, đồng tác giả nghiên cứu cho biết. “Chúng tôi đã phát triển chất liệu kính mới trong đó tích hợp các cấu trúc dạng rãnh có diện tích lớn để lưu thông dung dịch chức năng. Màu sắc của dung dịch thay đổi sang các tông màu xám khác nhau hoặc thậm chí là màu đen tùy thuộc vào số lượng hạt sắt trong dung dịch đó. Ngoài ra, công nghệ mới có thể tự động điều chỉnh phạm vi ánh sáng hoặc hấp thu và chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng sử dụng trong nhà”.

Các nhà khoa học cho biết khả năng hấp thu nhiệt của hệ thống tương tự với các công nghệ nhiệt mặt trời. Họ nhấn mạnh rằng việc đấu dây điện vào cửa sổ là không cần thiết do sự thay đổi hệ thống thu các hạt sắt “xảy ra tại rãnh chứa riêng biệt”. 

Quá trình sản xuất hệ thống LaWin yêu cầu tích hợp hệ thống rãnh trực tiếp vào kính nên cần phải được thực hiện một cách tỉ mỉ. Nhóm sáng chế nhận định thiết kế cửa sổ của họ rất bền, có thể hoạt động lâu dài mà không cần thay thế hay sửa chữa. Hiện tại, nguyên mẫu LaWin đang được sản xuất với kích thước 200m². Các chuyên gia cũng chia sẻ rằng kỹ thuật này có thể được áp dụng với các kích thước cửa sổ tiêu chuẩn, bao gồm cả kính hai chiều.

Mục tiêu cuối cùng là nhằm giảm thiểu chi phí năng lượng hệ thống cho mục đích làm ấm và làm mát tòa nhà, vì nếu đạt được mục tiêu thì lượng năng lượng tiết kiệm được là khá lớn. Số tiền tài trợ cho công nghệ mới lên tới vài triệu euro và nhóm nghiên cứu đã lên kế hoạch đưa các ứng dụng thương mại ra thị trường công nghệ vào cuối năm 2018.

Bài báo mô tả về nguyên mẫu cửa sổ mới được đăng tải trên tạp chí Advanced Sustainable Systems.

Nguồn: P.K.L (NASATI),

Cập nhật: 30/01/2018