Kế thừa các kết quả nghiên cứu

Là quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới với tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm khoảng 120 kcal/cm²/năm.

Thời tiết nắng nóng vào mùa hè (cường độ bức xạ trực tiếp có thể đạt cực đại 0,6 kcal/cm²/ngày vào các tháng 6 và 8 ở miền Bắc và các tháng 4-5, 8-9 ở miền Nam) gây ra hiệu ứng đảo nhiệt nóng bức ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh... Nhận thức được tính cấp thiết của việc nghiên cứu loại vật liệu giúp làm giảm hiệu ứng bức xạ của mặt trời đối với các công trình, thiết bị… từ những năm 90 của thế kỷ XX, các nhà khoa học thuộc Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã tập trung nghiên cứu phát triển sơn phản xạ nhiệt mặt trời ứng dụng chống nóng cho các bồn bể chứa xăng dầu…. đến hoàn thiện và nâng cao chất lượng các sản phẩm sơn dùng cho dân dụng và công nghiệp, trong đó tập trung cho 2 nhóm tiêu chí chính là nâng cao hiệu quả phản xạ nhiệt và tăng độ bền của sơn trong điều kiện khắc nghiệt của thời tiết.

Lớp phủ phản xạ nhiệt mặt trời hoạt động theo nguyên lý phản xạ khuếch tán. Sự phản xạ khuếch tán xảy ra khi bức xạ tia tới xâm nhập vào bột và phản xạ bởi các biên hạt của các hạt phản xạ. Độ phản xạ khuếch tán phụ thuộc vào hình dạng, kích thước hạt và khi kích thước hạt giảm, số lượng các tia phản xạ tại các ranh giới hạt sẽ tăng lên. Do đó, độ thâm nhập sâu của ánh sáng tia tới giảm dẫn đến giảm sự hấp thụ và tăng sự phản xạ. Hậu quả sẽ giảm trong phần hấp thụ và tăng phần phản xạ của ánh sáng.

Với cấu trúc bao gồm các hạt nano phản xạ nhiệt cao phân tán xen kẽ giữa các hạt micro tạo nên cấu trúc chặt khít trong nền polyme trong suốt, lớp phủ có độ phản xạ trong vùng hồng ngoại gần cao, do đó khi sử dụng sơn phản xạ nhiệt nano, nhiệt độ bề mặt bồn thép có thể giảm 10-19⁰C và nhiệt độ trong bể giảm khoảng 8-15⁰C so với khi sử dụng sơn thông thường. Ngoài ra, độ bền thời tiết của sơn nano cao hơn 1.500 giờ thử nghiệm gia tốc thời tiết.

Làm chủ công nghệ sản xuất sơn phản xạ nhiệt

Thông qua việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hạt nano chế tạo hệ sơn nước cách nhiệt phản xạ ánh sáng mặt trời, bền thời tiết”, các nhà khoa học thuộc Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã nghiên cứu và chế tạo thành công hệ sơn nước cách nhiệt phản xạ ánh sáng mặt trời, bền thời tiết cao gồm 3 lớp: sơn phủ nanocompozit che chắn tia UV, sơn giữa phản xạ nhiệt mặt trời và sơn lót kháng kiềm.

Hiện tại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã hoàn toàn làm chủ công nghệ chế tạo các phụ gia phản xạ nhiệt trên cơ sở vật liệu kích thước nano và ứng dụng chúng trong chế tạo sơn phản xạ nhiệt mặt trời. Sản phẩm sơn phản xạ nhiệt mặt trời do Viện chế tạo đáp ứng hoàn toàn các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe của nước ngoài và tương đương các sản phẩm nhập ngoại nhưng hiệu quả kinh tế cao hơn đã được áp dụng tại các công trình dân dụng và quốc phòng (mái nhà xây dựng, bồn bể chứa xăng dầu, tàu cá...).

Các sản phẩm sơn phản xạ nhiệt mặt trời của Viện đã được Công ty SuzukaFine (Nhật Bản) thử nghiệm và đánh giá chất lượng theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS K 5675. Kết quả thử nghiệm cho thấy, các mẫu sơn phản xạ nhiệt mặt trời do Viện nghiên cứu, chế tạo có độ phản xạ nhiệt cao hơn nhiều so với các loại sơn phản xạ nhiệt mặt trời khác. Cụ thể, trong vùng ánh sáng khả kiến, bước sóng từ 300-780 nm, độ phản xạ đạt 99,73%; trong vùng hồng ngoại gần và hồng ngoại xa, bước sóng từ 780-2.500 nm, độ phản xạ đạt 98,93%...

Kết quả đo độ phản xạ nhiệt cho các mẫu sơn phản xạ nhiệt nano của Viện theo các tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản.

Đặc biệt, hệ sơn phản xạ nhiệt mặt trời có khả năng làm giảm nhiệt độ bề mặt bê tông 8-9,75⁰C so với bề mặt bê tông không sơn trong điều thời tiết có nhiệt độ > 35⁰C, có độ bền thời tiết cao hơn mẫu sơn đối chứng (mẫu có độ bền thời tiết > 10 năm).

Ngoài ra, việc ứng dụng sơn phản xạ nhiệt mặt trời thích hợp cho bề mặt ngoài các công trình xây dựng, các bồn bể chứa nhiên liệu/hóa chất lỏng dễ bay hơi là một giải pháp hiệu quả và chi phí thấp để chống lại hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, có thể tiết kiệm tới 40% năng lượng tiêu thụ bởi thiết bị làm mát, chống thất thoát nhiên liệu/hóa chất dễ bay hơi, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, ngăn chặn biến đổi khí hậu, hướng tới mục tiêu mà Việt Nam đã cam kết tại Hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc lần thứ 26 (COP26).

Ứng dụng sơn phản xạ nhiệt nano cho bồn bể xăng dầu tại Công ty CP Dầu khí Cái Lân, Quảng Ninh