Kính thủy tinh có khả năng "biến hình" khi gặp nước
Loại thủy tinh mới có thể thay đổi độ mờ, sáng khi gặp nước. Không chỉ cải thiện hiệu quả của các tấm pin năng lượng mặt trời và đèn LED, loại thủy tinh này còn có khả năng tự làm sạch.
Cấu trúc "cỏ" nano cho phép thủy tinh chuyển đổi độ mờ đục khi tiếp xúc với nước
Sử dụng cấu trúc tương tự cấu trúc của cỏ dại ở kích thước nano, các nhà nghiên cứu tại Đại học Pittsburgh, Pennsylvania đã tạo ra loại kính thủy tinh cho phép tia sáng xuyên qua khi đang ở trạng thái mờ đục. Đây là lần đầu tiên thủy tinh có khả năng truyền sáng với độ mờ cao được chế tạo. Sự kết hợp của 2 tính chất này có thể giúp tăng hiệu năng của tấm pin mặt trời và đèn LED.
Cấu trúc cỏ nano (nanograss).
Loại kính thủy tinh này còn sở hữu một khả năng vô cùng đặc biệt: có thể chuyển đổi từ mờ đục thành trong suốt khi gặp nước. Điều này rất hữu ích trong việc tạo ra cửa sổ thông minh thay đổi độ mờ đục để kiểm soát sự riêng tư của một căn phòng hoặc để ngăn chặn ánh mặt trời chói chang.
Paul W. Leu thuộc Trường Kỹ thuật Swanson của trường Đại học Pittsburgh, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: "Hiện nay, loại kính thủy tinh có thể thay thế có giá khá đắt vì nó sử dụng lớp dẫn điện trong suốt để áp dụng điện áp trên toàn bộ tấm kính. Loại kính thủy tinh của chúng tôi sẽ có giá thành rẻ hơn vì độ mờ đục của nó có thể thay đổi trong tích tắc chỉ bằng thao tác vô cùng đơn giản: sử dụng hoặc lau đi chất lỏng trên bề mặt".
Các nhà nghiên cứu mô tả loại kính thủy tinh mới dựa trên cấu trúc cỏ nano, đạt được độ truyền sáng 95% và độ mờ cao cùng một lúc. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm kính thủy tinh được phủ cấu trúc cỏ, cao khoảng 0,8 đến 8,5 micromet với những phiến lá mà mỗi chiếc lá có đường kính vài trăm nanomet.
Sự khám phá ra khả năng chuyển đổi độ mờ là một trong những khám phá quan trọng nhất. "Tôi khám phá ra khả năng trở nên trong suốt khi tiếp xúc mới nước của loại thủy tinh này khi tôi đang vệ sinh nó bằng nước", nghiên cứu sinh Sajad Haghanifar, thành viên nhóm nghiên cứu, chia sẻ.
Giải thích cho phát hiện này mang tính ngẫu nhiên, Sajad Haghanifar cho biết: "Cấu trúc nano cực kỳ ưa nước. Khi đưa nước vào giữa cấu trúc nano sẽ làm cho kính nano hoạt động như một chất nền phẳng. Vì nước có một chỉ số khúc xạ rất giống kính, nên ánh sáng đi xuyên qua nó dễ dàng. Khi nước được lấy đi, ánh sáng chạm tới các cấu trúc nano tán xạ và làm cho thủy tinh trở nên mờ đục".
Sử dụng công nghệ "cỏ" nano để cải thiện tế bào năng lượng mặt trời
Nhóm của Leu đã phát triển loại kính thủy tinh mới này để cải thiện khả năng thu giữ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa chúng thành năng lượng của các tấm pin mặt trời. Các mô hình cấu trúc cỏ nano có thể ngăn ánh sáng phản xạ khỏi bề mặt của tấm pin mặt trời, phát tán ánh sáng đi vào kính, giúp nhiều ánh sáng đến được vật liệu bán dẫn trong pin mặt trời và chuyển hóa thành điện năng.
Loại thủy tinh mới có thể được chuyển từ mờ đến trong suốt khi gặp nước. Trong ảnh: việc loại bỏ nước khỏi kính làm cho nó trở nên mờ đục.
Thủy tinh mới sử dụng một mẫu cấu trúc nano độc đáo trông giống cấu trúc của cỏ dại. Bởi vì cấu trúc này cao hơn cấu trúc nano đã sử dụng trước đây nên chúng tăng khả năng tán xạ ánh sáng.
Thực tế, loại kính thủy tinh mờ đục có độ truyền sáng cao cũng có thể ứng dụng cho đèn LED nhưng cách thức hoạt động theo hướng trái ngược với pin mặt trời. Đó là sử dụng điện đi vào chất bán dẫn để tạo ra ánh sáng sau đó phát ra khỏi thiết bị. Loại thủy tinh mới có khả năng giúp tăng lượng ánh sáng tạo ra từ thiết bị bán dẫn phát ra bên ngoài.
Tìm đúng chiều cao "cỏ"
Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng, cỏ nano thấp có khả năng cải thiện tính phản xạ của thủy tinh, trong khi cỏ nano có chiều cao dài hơn có xu hướng làm tăng độ mờ. Kính thủy tinh cấu trúc cỏ nano với độ cao 4,5 micromet sẽ cho kết quả tương đối hoàn hảo: cải thiện 95,6% khả năng truyền dẫn và 96,2% độ mờ đối với ánh sáng bước sóng 550 nanomet (ánh sáng màu vàng, một thành phần của ánh sáng mặt trời).
Văn bản có thể được đọc thông qua kính thông thường, trong khi loại thủy tinh mới với cơ cấu nano phân tán ánh sáng, khiến văn bản trở nên "vô hình".
Mặc dù còn rất nhiều việc phải làm để ước tính chi phí chính xác nhất cho quá trình sản xuất loại kính thủy tinh mới này, nhưng các nhà nghiên cứu dự đoán sản phẩm của họ sẽ có mức giá thấp vì rất dễ sản xuất. Các cấu trúc nano được phủ lên thủy tinh bằng phương pháp khắc ion phản ứng, một phương pháp thường được sử dụng để tạo ra các bảng mạch in.
Để chế tạo kính thủy tinh thành một cửa sổ thông minh có khả năng chuyển đổi độ mờ sáng đòi hỏi kết hợp cả loại kính truyền thống áp bên dưới. Chất lỏng sẽ được bơm vào khoảng trống giữa 2 loại kính và sử dụng quạt hoặc máy bơm loại bỏ nước. Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, ngoài nước, việc áp dụng axeton và toluene cũng có thể chuyển đổi độ trong, mờ của kính.
"Chúng tôi đang tiến hành thử nghiệm độ bền trên kính cấu trúc cỏ nano mới và đang đánh giá tính chất tự làm sạch của nó. Thủy tinh tự làm sạch rất hữu ích vì nó không đòi hỏi phải có người hoặc robot lau bụi bẩn để đảm bảo hiệu quả của tấm pin năng lượng mặt trời cho dù nó có được đặt trên nhà bạn hay trên Sao Hỏa", Haghanifar cho biết thêm.
- Chó robot có thể tự vệ khi bị người tấn công (Thứ sáu, 22:45:04 08/01/2021)
- Hệ thống bơm không dùng điện đưa nước lên độ cao 1.300m (Thứ tư, 21:35:04 30/12/2020)
- Căn nhà kỳ lạ gập lại mang đi lắp đặt chỉ trong 3 giờ (Thứ năm, 23:00:09 24/12/2020)
- Xương động vật tạo cảm hứng cho thiết kế pin mới (Thứ Hai, 22:00:02 14/12/2020)
- Nhà vật lý nghĩ ra cách tạo màng lọc khẩu trang cấp độ N95... (Thứ bảy, 22:15:04 05/12/2020)
- Điện thoại thông minh kháng khuẩn đầu tiên trên thế giới (Thứ năm, 17:27:01 26/11/2020)
- Xuất hiện robot AI Việt Nam được nhận định vượt xa Sophia:... (Thứ tư, 21:17:05 25/11/2020)
- Phương pháp đột phá trong tái chế nhựa đa lớp (Thứ tư, 17:45:05 25/11/2020)
- Lần đầu chế tạo loại vải có thể tự thay đổi hình dạng (Thứ tư, 22:00:05 16/09/2020)
- Phát minh ra thiết bị "quang hợp nhân tạo" không cần... (Thứ Ba, 11:25:05 01/09/2020)
- Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn ngưng gội đầu trong vòng một năm?
- 7 thảm họa thiên nhiên có thể sắp xảy ra
- Sự thật về chế độ máy bay và 20 bí mật về điện thoại của bạn
- 7 bí ẩn trên Trái đất đã khiến khoa học đau đầu cả nghìn năm qua mà vẫn chưa có lời giải
- Các nhà thiên văn học bó tay trước sự tồn tại của hành tinh này
-
Cơ hội hiếm hoi quan sát hành tinh màu xanh da trời vài ngày tới
Thứ tư, 20:00:05 20/01/2021
-
EU cho hay: "Sâu bột an toàn, người có thể ăn được"
Thứ Ba, 23:30:06 19/10/2021
-
Hệ sao kỳ quái chưa từng thấy cách Trái đất 1.800 năm ánh sáng
Thứ Ba, 22:50:02 19/01/2021
-
Loài người có thể đơn độc trong vũ trụ
Thứ Ba, 22:35:00 19/01/2021
-
Chuyện về con nhện đi săn nhện: Thạo binh pháp như "Gia Cát Lượng", đầy mưu hèn kế bẩn để săn mồi bằng mọi giá
Thứ Ba, 21:27:05 19/01/2021
-
Bức thư tiết lộ những năm cuối đời đầy đau đớn của Napoléon
Thứ năm, 21:35:04 14/01/2021
-
Tàu chở hàng SpaceX lần đầu tự động tách khỏi trạm ISS
Thứ năm, 21:16:08 14/01/2021
-
Phát hiện chuẩn tinh cách Trái đất hơn 13 tỷ năm ánh sáng
Thứ năm, 20:45:04 14/01/2021