Phương pháp đơn giản làm sơn phủ trong suốt cản nhiệt và tạo điện năng có thể giúp cắt giảm đáng kể chi phí để làm cửa sổ thông minh tiết kiệm năng lượng và kính chống nhiệt.

Sơn phủ siêu mỏng trong suốt được thực hiện bằng phương pháp phun xịt mới, nhanh chóng, hiệu quả về chi phí và có thể thực hiện trên quy mô lớn

Sơn phủ dạng phun do các chuyên gia nghiên cứu tại Đại học RMIT phát triển đặc biệt mỏng, hiệu quả về chi phí và thách thức các tiêu chuẩn hiện tại trong ngành về điện cực xuyên thấu. Kết hợp những đặc tính tốt nhất của kính và kim loại vào trong một nguyên liệu đơn lẻ, điện cực xuyên thấu là lớp sơn phủ trong suốt dẫn điện cao cho phép ánh sáng có thể xuyên qua.

Sơn phủ - thành tố quan trọng trong một số công nghệ như cửa sổ thông minh, màn hình chạm, đèn LED và tấm năng lượng mặt trời – hiện đang được sản xuất theo những quy trình hao phí thời gian và dựa vào nguyên liệu thô đắt đỏ. Phương pháp xịt lên bề mặt mới thì nhanh chóng, có thể triển khai trên diện rộng và dựa trên nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền hơn. Phương pháp này có thể đơn giản hoá việc sản xuất cửa sổ thông minh, vừa tiết kiệm năng lượng và có thể giảm sáng, vừa là kính cản nhiệt, nhờ sơn phủ một lớp đặc biệt lên kính thông thường để giảm tối đa tia cực tím và tia hồng ngoại đi qua.

Chủ nhiệm nhóm nghiên cứu, TS Enrico Della Gaspera cho biết: Phương thức tiên phong này có thể dùng để giảm đáng kể chi phí sản xuất cửa sổ tiết kiệm năng lượng.

“Cửa sổ thông minh và kính cản nhiệt có thể giúp điều hoà nhiệt độ trong một toà nhà, đem đến lợi ích về môi trường quan trọng và tiết kiệm chi phí, nhưng việc sản xuất vẫn còn đắt đỏ và đầy thách thức”, ông Della Gaspera - giảng viên cấp cao và thành viên Hội đồng nghiên cứu Úc DECRA Fellow tại Đại học RMIT ở Úc cho hay.

Phương pháp mới còn có thể được tối ưu hóa chính xác để sản xuất ra sơn phủ đặc biệt đáp ứng yêu cầu xuyên thấu và dẫn điện của các ứng dụng khác nhau của điện cực xuyên thấu.

Nhu cầu về lớp tráng kính thông minh trên toàn cầu

Quy mô thị trường kính thông minh và cửa sổ thông minh toàn cầu đến năm 2022 kỳ vọng đạt 6,9 tỷ đô la Mỹ. Trong khi đó, thị trường kính cản nhiệt dự báo đạt 39,4 tỷ đô la Mỹ đến năm 2024. Báo cáo từ Toà nhà Empire State ở New York cho thấy nơi đây đã tiết kiệm được 2,4 triệu đô la Mỹ chi phí năng lượng và cắt giảm khí thải carbon tới 4.000 tấn sau khi lắp ráp cửa sổ thông minh. Còn Tháp Eureka ở Melbourne dùng kính thông minh một cách ấn tượng cho “Edge” - khối thuỷ tinh treo lơ lửng 3m bên ngoài toà tháp và cách mặt đất 300m, thu hút rất nhiều du khách đến tham quan. Khối thủy tinh sẽ mờ đục trong quá trình trượt ra bên ngoài toà nhà và trở nên trong suốt khi được đưa hẳn ra ngoài.

Ông Jaewon Kim - nghiên cứu viên thứ nhất và là nghiên cứu sinh Tiến sĩ ngành Hoá ứng dụng tại Đại học RMIT cho biết: Bước tiếp theo của nghiên cứu là phát triển chất tiền thân phân huỷ ở nhiệt độ thấp, cho phép lớp sơn phủ đọng lại trên bề mặt nhựa và ứng dụng vào trong các thiết bị điện tử linh hoạt, đồng thời sản xuất số lượng mẫu thử lớn hơn bằng cách mở rộng khu vực sơn phủ đọng lại. Thiết bị sơn phủ xịt mà chúng tôi đang dùng có thể điều khiển tự động và lập trình nên thực hiện trên bề mặt mẫu thử lớn hơn cũng khá đơn giản.

Nghiên cứu được sự hỗ trợ của Hội đồng nghiên cứu Úc, với phần lên hình ảnh chính và phân tích được thực hiện tại Phòng thiết bị Kính hiển vi và Phân tích vi mô RMMF của Đại học RMIT. Một phần nghiên cứu được thực hiện nhờ sử dụng Phòng nghiên cứu phân tích trung tâm CARF thuộc Trung tâm Môi trường tương lai của Đại học Công nghệ Queensland.

Nghiên cứu “Ultrasonic Spray Pyrolysis of Antimony-Doped Tin Oxide Transparent Conductive Coatings” (tạm dịch: Chưng khô phun siêu âm của sơn phủ dẫn điện xuyên thấu ô-xi hoá thiết phủ antimony) hợp tác thực hiện cùng Đại học La Trobe và Đại học Công nghệ Queensland, đã được công bố trên tạp chí khoa học Advanced Materials Interfaces (DOI: 10.1002/admi.202000655).