Giải pháp cho ngôi nhà hè mát, đông ấm

Nhằm tạo ra vật liệu thân thiện với môi trường, thích ứng được với điều kiện thời tiết khác nhau, đặc biệt là phù hợp với người có thu nhập thấp, hai học sinh Phạm Hoàng Phi và Nguyễn Hoàng Phúc (lớp 10A1, Trường THPT Bùi Thị Xuân, Q.1) đã cùng thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu chuyển pha ở nhiệt độ thường hệ Diatomite/Parafin như một giải pháp vật liệu bảo ôn trong biến đổi khí hậu”.

Thầy và trò đang xem lại đề tài nghiên cứu

“Với giải pháp này, cho phép ngôi nhà không cần phải sử dụng đến máy điều hòa nhiệt độ, góp phần tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường. Đặc biệt còn tận dụng được nguồn tài nguyên là chất Diatomite có trong thiên nhiên nhưng đang bị lãng quên”, nhóm nghiên cứu cho hay. Từ tính ưu việt trên, đề tài đã mang về cho nhóm giải ba cấp quốc gia về nghiên cứu khoa học.

Ngôi nhà hè mát, đông ấm

Đây là ý tưởng khiến Phi và Phúc băn khoăn, suy nghĩ khá lâu. Theo hai em, trong điều kiện thời tiết ngày càng thay đổi như hiện nay, nóng thì rất nóng, còn lạnh thì rất lạnh, và người nghèo là đối tượng chịu ảnh hưởng nhiều nhất. “Nếu có một vật liệu dùng trong xây nhà khiến cho ngôi nhà sẽ mát trong mùa nóng và ấm áp vào mùa lạnh thì không chỉ người nghèo được hưởng lợi mà còn là giải pháp thân thiện, bảo vệ môi trường”, đôi bạn cho hay.

Từ ý tưởng trên, cộng thêm với những hiểu biết trước đó về chất Diatomite, Phi và Phúc đã nảy ra ý định sử dụng chính Diatomite, kết hợp với vật liệu chuyển pha Parafin để tạo ra giải pháp. “Diatomite là chất có sẵn trong tự nhiên, tồn tại dưới dạng cát, thường được sử dụng trước đó trong công nghệ lọc nước. Cấu trúc của Diatomite có các lỗ xốp giống như dạng tổ ong. Chính cấu trúc này là đặc tính nổi bật để Diatomite thẩm thấu, giữ được vật liệu chuyển pha Parafin. Vật liệu chuyển pha Parafin là thành phần chính có trong sáp đèn cầy (nến), có tính chuyển pha ở nhiệt độ từ 45 đến 65”, Phi nói.

Theo nhóm nghiên cứu, vật liệu chuyển pha sẽ đóng vai trò chuyển nóng thành lạnh và ngược lại. Vì vậy, sự kết hợp giữa Diatomite và Parafin sẽ tạo ra hỗn hợp composite. Hỗn hợp này có thể dùng để trộn trực tiếp vào xi măng để làm thành các sản phẩm như gạch, tấm lợp, gạch ốp. “Khi xây nhà, sử dụng các sản phẩm này (do tính chuyển pha của Parafin có trong thành phần của sản phẩm) sẽ giúp giảm bớt sự tác động của môi trường lên ngôi nhà, giúp ngôi nhà bớt nóng vào mùa hè và bớt lạnh vào mùa đông”, Phúc chia sẻ.

Giá thành rẻ, thân thiện với môi trường

Với đề tài này, Phi và Phúc triển khai qua hai giai đoạn, kéo dài từ đầu tháng 9-2017 đến cuối tháng 2-2018. Trong giai đoạn 1, nhóm đã phải thực hiện vô vàn các thí nghiệm, pha trộn ở các tỷ lệ khác nhau để đưa ra tỷ lệ 1 (Diatomite): 1,2 (Parafin) theo đơn vị khối lượng là tỷ lệ thích hợp nhất để hỗn hợp composite được tạo thành có tính ưu việt về chuyển hóa cao nhất. Giai đoạn 2 là giai đoạn hoàn thiện sản phẩm. Từ chính hỗn hợp trong tỷ lệ thích hợp đó, nhóm nghiên cứu đã tạo ra sản phẩm là một cục gạch để khảo sát tính bảo ôn của sản phẩm tạo thành. Trong đó, theo hai em, khó nhất là tìm ra được chất chuyển pha Parafin, có đặc tính chuyển pha cao nhưng lại gần gũi, thích hợp trong điều kiện nhiệt độ của Việt Nam. Đồng thời, ngay như việc sử dụng chất Diatomite trong nghiên cứu cũng khiến đôi bạn “mướt mồ hôi” khi phải liên tục mang Diatomite đến Viện Nghiên cứu để phân tích về cấu trúc lỗ trống của chất xe có đạt yêu cầu giữ lại và thẩm thấu chất chuyển pha tốt hay không. “Lỗ đạt yêu cầu là 1-1,5 micromet. Bên cạnh đó, khi tìm ra tỷ lệ pha trộn phù hợp, chúng em lại phải mang đến Viện Nghiên cứu để phân tích nhiệt độ xem tỷ lệ đó đã đủ để tạo ra hỗn hợp có tính chuyển pha tốt nhất chưa. Đến giai đoạn 2, sau khi tạo ra sản phẩm thì sản phẩm đó lại phải mang đi phân tích để xem tính chuyển pha sau khi hỗn hợp được pha trộn với xi măng, bê tông có còn giữ được hay không”, Phi cho biết.

Cũng theo Phi, may mắn là những phân tích đều đưa ra những chỉ số “đáng mừng” của sản phẩm tạo ra. Em cho rằng, nếu nghiên cứu được áp dụng vào thực tế thì không chỉ mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng khi đem đến cho người tiêu dùng, đặc biệt là người có thu nhập thấp có thêm nhiều sự lựa chọn hơn để hoàn thiện ngôi nhà mơ ước của mình. “Nếu dùng hỗn hợp tạo ra tấm lợp thì giá thành cũng chỉ tương đương với các tấm lợp tôn hiện nay và rẻ hơn so với ngói mỹ nghệ nhưng lại giúp người dùng không phải trang bị thêm máy điều hòa nhiệt độ cho ngôi nhà”, Phi hân hoan nói.

Sản phẩm gạch giúp chống nóng cho ngôi nhà

Đánh giá về đề tài, thầy Trần Ngọc Tươi (giáo viên môn vật lý, Trường THPT Bùi Thị Xuân – người trực tiếp hướng dẫn đề tài) cho rằng, bên cạnh ý nghĩa khi sản phẩm đưa ra có thể giải quyết bài toán về hiệu ứng nhà kính, tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường thì đề tài còn mang tính nhân văn khi hướng tới đối tượng người nghèo, người có thu nhập thấp.

Đặc biệt, điều quan trọng nhất đối với nghiên cứu này, theo Phi và Phúc là tận dụng được nguồn nguyên liệu Diatomite có rất nhiều trong tự nhiên nhưng lại đang dần bị lãng quên để đưa vào phục vụ cuộc sống. “Ở nước ta có mỏ Diatomite rất lớn nằm ở Hòa Lộc (Phú Yên) đã từng được khai thác nhiều năm về trước để dùng trong công nghệ lọc nước. Nhưng từ khi công nghệ lọc nước tiên tiến hơn thì mỏ Diatomite lại dần bị lãng quên, phần lớn chỉ để khai thác phục vụ trong các thí nghiệm. Điều này khiến cho nguồn tài nguyên bị lãng phí một cách rất đáng tiếc”, Phi bày tỏ.

Đôi bạn cũng khẳng định sẽ tiếp tục hoàn thiện, phát triển dự án mang tính dài hơi và từng bước thương mại hóa sản phẩm để đưa vào cuộc sống. “Đây có thể được coi là dự án khởi nghiệp có tính thực tế cao”, Phi và Phúc khẳng định.

Yến Hoa