Công nghệ mới biến nhiệt thải thành hơi lạnh

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) ở Đức và Đại học Tsukuba ở Nhật Bản vừa thử nghiệm một cách phương pháp dùng chính nhiệt để tạo ra lạnh. Thiết bị chỉ sử dụng hai lớp màng kim loại rất mỏng làm từ hợp kim niken và titan. Mỗi lớp màng đảm nhận một nhiệm vụ khác nhau để biến nhiệt thành lạnh.

Cách hoạt động của hệ thống khá đơn giản: Khi được làm nóng, lớp màng thứ nhất sẽ co lại giống như một chiếc lò xo có thể thay đổi hình dạng khi gặp nhiệt. Sự co lại này tạo ra chuyển động mà bình thường người ta phải dùng động cơ điện mới có được.

Chuyển động đó tác động lên lớp màng thứ hai tạo ra hiệu ứng làm lạnh khi liên tục bị kéo căng rồi thả ra. Nhờ vậy, nhiệt không trực tiếp biến thành lạnh, mà đi qua một bước trung gian: nhiệt tạo ra chuyển động, rồi chuyển động tạo ra lạnh.

Đây là điểm khác biệt quan trọng của công nghệ mới. Những hệ thống làm lạnh sử dụng vật liệu tương tự trước đây vẫn cần điện để tạo lực kéo và thả vật liệu. Lần này, các nhà nghiên cứu tìm cách để nhiệt tự cung cấp lực đó.

Trong các thử nghiệm, bộ phận sử dụng nhiệt được làm nóng tới khoảng 86 độ C, hệ thống tạo ra chênh lệch nhiệt độ khoảng 4 độ C. Vật liệu làm lạnh ở bên trong thiết bị có mức thay đổi nhiệt độ gần 13 độ C.

Nhóm nghiên cứu cũng thử dùng nguồn nhiệt lên tới 130 độ C và hệ thống vẫn hoạt động ổn định. Điều này đặc biệt đáng chú ý vì trong thực tế có rất nhiều nguồn nhiệt như vậy đang bị bỏ đi. Nhiệt từ máy móc, dây chuyền sản xuất hoặc ánh nắng mặt trời đều có thể trở thành nguồn năng lượng cho hệ thống nếu công nghệ này được phát triển thêm.

Tất nhiên, thiết bị hiện tại vẫn còn rất nhỏ và chưa thể thay thế điều hòa hay tủ lạnh. Các nhà nghiên cứu đang tìm cách ghép nhiều lớp màng lại với nhau để tạo ra lượng lạnh lớn hơn.

Một hướng ứng dụng mà nhóm nghiên cứu đang hướng tới là làm mát máy tính. Máy tính càng hoạt động nhiều càng tỏa ra nhiều nhiệt, và công nghệ mới có thể tận dụng chính lượng nhiệt này để tạo ra hiệu ứng làm mát.

Công nghệ này cũng có thể được dùng trên ô tô. Nhiệt sinh ra từ hệ thống truyền động có thể được tận dụng để làm mát các linh kiện điện tử nhạy cảm.

Các nhà nghiên cứu cho rằng đây mới chỉ là bước khởi đầu. Nếu có thể tăng công suất, công nghệ này có thể mở ra một cách làm mát mới, trong đó nhiệt thải và năng lượng mặt trời được tận dụng thay vì bỏ phí.