Các nhà khoa học Canada đã phát triển một chất liệu vải thông minh có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành nhiệt, giúp tăng nhiệt độ hơn 30 độ C chỉ sau 10 phút tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.

Loại vải mới này được chế tạo với sự kết hợp của các hạt nano quang nhiệt, có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành nhiệt năng. Đồng thời, các sợi vải cũng được kết hợp với thuốc nhuộm phản ứng với nhiệt độ cho phép vật liệu thay đổi màu sắc một cách thuận nghịch, giúp người dùng theo dõi sự biến đổi nhiệt độ một cách trực quan.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Composites and Hybrid Materials cho thấy vật liệu này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong quần áo chống lạnh, thiết bị cứu hộ trên núi và thậm chí là trang phục cho thú cưng.

Giải pháp thay thế các công nghệ sưởi ấm hiện có

Trong nhiều năm qua, các loại quần áo giữ nhiệt thường dựa vào vật liệu nano kim loại hoặc bộ phận làm nóng bằng pin khiến chi phí sản xuất cao và thiết kế cồng kềnh.

Để khắc phục điều này, nhóm nghiên cứu tại Đại học Waterloo (Canada) đã tìm đến polyme quang nhiệt, loại vật liệu giống nhựa có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành nhiệt.

Vật liệu bao gồm 2 loại hạt nano là polyaniline (PANI) và polydopamine (PDA) được tích hợp vào sợi polyurethane nhiệt dẻo (PTU) – vật liệu thường được sử dụng trong sản xuất quần áo chống thấm nước và đồ thể thao. Các sợi này sau đó được dệt thành vải, giúp tạo ra sản phẩm có khả năng tăng nhiệt độ đáng kể mà vẫn đảm bảo tính linh hoạt và bền bỉ.

Để kiểm tra hiệu quả của vật liệu, nhóm nghiên cứu đã dệt một chiếc áo len nhỏ cho gấu bông. Chiếc áo len màu đỏ nhanh chóng đạt nhiệt độ ấn tượng 53,5 độ C chỉ sau 10 phút tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Đồng thời, khi nhiệt độ tăng, các phân tử thuốc nhuộm màu đỏ trong sợi vải biến đổi cấu trúc, chuyển sang màu trắng, minh họa trực quan cho quá trình thay đổi nhiệt.

"Các hạt nano này hấp thụ ánh sáng mặt trời trên nhiều bước sóng và giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt qua quá trình chuyển đổi quang nhiệt", kỹ sư hóa học Yuning Li chia sẻ.

Không chỉ có hiệu suất nhiệt cao, loại vải thông minh này còn có kết cấu mềm mại, đàn hồi và có thể kéo giãn gấp 5 lần kích thước ban đầu mà không làm mất đi các đặc tính của nó. Ngay cả sau 25 lần giặt, vải vẫn giữ được khả năng thay đổi nhiệt độ và màu sắc.

Hướng đến sản xuất thương mại

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục thử nghiệm để đưa vật liệu vào sản xuất thương mại. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết trước khi sản phẩm có thể được ứng dụng rộng rãi.

"Bước tiếp theo của chúng tôi là giảm chi phí sản xuất, mở rộng quy trình chế tạo và đảm bảo vật liệu an toàn khi tiếp xúc với da trong thời gian dài", Li cho biết.

Với những ưu điểm vượt trội, loại vải thông minh này hứa hẹn sẽ trở thành một bước đột phá trong công nghệ giữ ấm, mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực thời trang và bảo hộ lao động.