'Gạch thông minh' có thể lưu trữ năng lượng, cung cấp ánh sáng cho các tòa nhà

'Gạch thông minh' có thể lưu trữ năng lượng, cung cấp ánh sáng cho các tòa nhà

Hiện nay, với những tiến bộ về khoa học kỹ thuật, những viên gạch đỏ dùng để xây nhà có thể lưu trữ năng lượng lớn. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington ở St. Louis, Missouri, Mỹ đã phát hiện ra một quy trình có thể biến vật liệu xây dựng rẻ tiền và dễ tiếp cận thành “gạch thông minh” có thể lưu trữ năng lượng như pin. Như vậy, trong tương lai, gạch không chỉ là vật liệu xây dựng mà còn có thể là công cụ lưu trữ năng lượng.
15:06, 04/02/2024

Theo công trình được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington ở Missouri đã phát triển gạch thông minh, có thể lưu trữ và phát năng lượng giống như pin, nhận năng lượng từ các tấm năng lượng mặt trời.

Các chuyên gia cho biết họ đã cải tiến những viên gạch nung thông thường bằng cách phủ thêm lớp polymer hữu cơ trong suốt có thể dẫn điện (PEDOT). Vật liệu này gồm các sợi nano, bám chặt vào cấu trúc xốp của gạch và cải biến chức năng của gạch giống như miếng bọt biển, có thể lưu giữ và giải phóng một lượng năng lượng đáng kể, sau khi được sạc từ tấm năng lượng mặt trời. Tùy vào mục đích sử dụng, người ta có thể xây chồng các viên gạch lên nhau để tạo thành thiết bị trữ năng lượng lớn hoặc nhỏ. Toàn bộ bức tường sau đó được hoàn thiện bằng lớp sơn epoxy chống tĩnh điện.

Theo thử nghiệm, một viên gạch có thể sạc 3 volt trong 10 giây và làm bóng đèn LED phát sáng trong 10 phút. Như vậy, một bức tường khoảng 50 viên gạch như vậy có thể sản xuất đủ điện cho đèn để thắp sáng một căn nhà trong 5 giờ. Nó cũng có thể được dùng để cấp nguồn cho cảm biến trên tường hoặc hệ thống đèn chiếu sáng ở hành lang ngôi nhà hoạt động. Những viên gạch thậm chí có thể kết hợp thành một siêu tụ điện với khả năng trữ năng lượng khổng lồ và được sạc - xả hàng trăm nghìn lần mỗi giờ.

Những bức tường lưu trữ ánh nắng mặt trời và giải phóng nó vào ban đêm, các tòa nhà tự cung cấp năng lượng và lưới điện có khả năng chống lại sự gián đoạn quả là sự hứa hẹn đầy hấp dẫn của gạch lưu trữ năng lượng trong tương lai. Nhờ công nghệ này, chúng ta có thể tạo ra những tòa nhà thông minh, bền vững giúp giảm lượng khí thải carbon, tiết kiệm năng lượng và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Cấu trúc vỏ lõi của điện cực gạch phủ PEDOT sợi nano phát sáng đèn LED màu xanh lá cây. (Ảnh: Phòng thí nghiệm D'Arcy, Khoa Hóa học, Đại học Washington ở St. Louis).

Hiện nay, gạch lưu trữ năng lượng đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong quá trình vận hành. Trong đó, với mật độ năng lượng tương đối thấp so với pin thông thường, loại gạch này có thể lưu trữ ít năng lượng hơn trên một đơn vị thể tích hoặc khối lượng. Điều này giới hạn lượng năng lượng có thể được lưu trữ và phân phối, đặc biệt đối với các ứng dụng yêu cầu công suất cao hoặc thời gian dài. Theo nhóm chuyên gia, họ mong muốn nghiên cứu chuyên sâu hơn để viên gạch thông minh có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị lớn hơn, chẳng hạn như máy tính xách tay sạc trực tiếp từ các bức tường trong nhà.

Bên cạnh đó, Giáo sư điện tử Richard McMahon tại Đại học Warwick lại bày tỏ quan ngại về công nghệ mới này. Theo ông, gạch là vật liệu giòn, dễ bị ăn mòn nên việc tích hợp các lớp phủ dẫn điện gọi là Pedot polymer dẫn điện tương đối mỏng trong một thể thống nhất để đảm bảo hoạt động bền vững, lâu dài, hiệu quả sẽ là vấn đề lớn.

Mặc dù ý tưởng này vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu nhưng các thử nghiệm và nguyên mẫu ban đầu đã cho thấy những kết quả đầy hứa hẹn. Khi các nhà nghiên cứu tiếp tục phát triển và tối ưu hóa giải pháp đổi mới này, viên gạch lưu trữ năng lượng hứa hẹn trở thành nền tảng trong kiến trúc của một tương lai bền vững hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.

Sự trỗi dậy của nhà lắp ghép in 3D

Khi chi phí vật liệu xây dựng tăng cao, các nhà thầu và chủ đầu tư đang tìm kiếm các giải pháp thay thế cho các phương pháp xây dựng nhà truyền thống để giải quyết tình trạng thiếu nhà ở. Đáp lại, một lĩnh vực công nghệ xây dựng đang phát triển là ngành in 3D. Công nghệ này hứa hẹn việc xây dựng nhanh hơn, rẻ hơn và tiềm năng sản xuất vật liệu địa phương và tái chế. Tuy nhiên, do tính chất thay đổi chậm chạp của ngành xây dựng, một sự thay đổi triệt để liên quan đến việc lắp đặt máy in 3D quy mô lớn tại công trường và đại tu toàn bộ quy trình xây dựng dường như khó có thể xảy ra trong tương lai gần.

Kiến trúc công nghệ thấp: So sánh phương pháp của Shigeru Ban và Yasmeen Lari

Khái niệm kiến ​​trúc công nghệ thấp nhận thức được tác động của các công nghệ và phương pháp xây dựng phát thải carbon cao, đồng thời đề xuất một giải pháp thay thế: tái khám phá các giải pháp thiết thực, hợp lý, phù hợp với địa phương, dựa trên các chiến lược thiết kế thông minh thay vì các thiết bị tiêu tốn nhiều năng lượng để đảm bảo một môi trường sống an toàn và thoải mái. Không hề là một cách tiếp cận thụt lùi, thuật ngữ này vẫn cởi mở với những đổi mới nhưng tìm cách cân bằng lại sự phụ thuộc của ngành vào cơ giới hóa. Do đó, nó ủng hộ một kiến ​​trúc ít thành phần hơn, giảm thiểu sự phụ thuộc vào các giải pháp công nghệ cao và ưu tiên vật liệu carbon có hàm lượng carbon thấp.

Công nghệ bản địa là gì?

Kiến trúc bản địa ngày càng được chú trọng trong lý thuyết và thực tiễn thiết kế, với những đặc điểm đang được nghiên cứu và điều chỉnh. Đây là một động lực liên quan đến nhiều yếu tố khác nhau, nhưng chủ yếu là bối cảnh biến đổi khí hậu mà chúng ta đang trải qua, đòi hỏi các giải pháp xây dựng bền vững và gắn kết với bối cảnh hơn.

Chúng ta làm gì với chất thải? Nền kinh tế tuần hoàn và các nước Nam bán cầu

Nhiều người trên thế giới sẽ đồng ý rằng chúng ta hiện đang trong tình trạng khẩn cấp về khí hậu. Các chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng đã bắt tay vào hành động ứng phó với biến đổi khí hậu, với các tổ chức như ACAN và Architects Declare đang thúc đẩy hiểu biết về carbon và kêu gọi các nhà thiết kế đánh giá lại cách thức thực hành của họ.

Phá bỏ định kiến "cấu trúc đúc sẵn là cứng nhắc và không hấp dẫn"

Thuật ngữ "nhà lắp ghép" có thể gợi lên hình ảnh những công trình xây dựng tiêu chuẩn và lặp đi lặp lại, giống như những công trình được xây dựng sau Thế chiến II, khi nhà ở nhanh chóng và giá cả phải chăng là ưu tiên hàng đầu. Tuy nhiên, thực tế ngày nay đã hoàn toàn khác. Với sự tiến bộ của công nghệ và phương pháp xây dựng, nhà lắp ghép đã trở thành biểu tượng của sự đổi mới, khả năng thích ứng và thiết kế riêng. Nó cho phép tạo ra những không gian đa chức năng và linh hoạt, không chỉ đáp ứng nhu cầu thực tế mà còn đáp ứng các yêu cầu về thẩm mỹ và bền vững của kiến trúc hiện đại. Với vật liệu tiên tiến và công nghệ mới, nhà lắp ghép mang đến những giải pháp tùy chỉnh và linh hoạt cho cuộc sống hiện đại.

Ý kiến của bạn

SunGroup
VINGROUP
Rạng Đông
Nam Group
Hưng Thịnh Land
Vinmikh