Päikeseenergial töötav kangas jahutab päeval ja soojendab öösel – Füüsikamaailm

Hiina teadlased on avalikustanud uue päikeseenergial töötavate rõivaste kontseptsiooni, mis suudab reguleerida kandja kehatemperatuuri. Loonud Ziyuan Wang ja kolleegid aadressil Nankai ülikool, disain ühendab elektrokalorilised seadmed tipptasemel paindlike päikesepatareidega. Meeskond kirjeldab oma lähenemisviisi artiklis teadus.

Termoreguleerivate riiete eesmärk on hoida keha turvalisel ja mugaval temperatuuril paljudes keskkondades. Laias laastus jaguneb see kahte kategooriasse: passiivne ja aktiivne. Passiivne termoregulatsioon kasutab materjale, mis kasutavad ära mõjusid, sealhulgas neeldumist, kiirgust ja faasiüleminekute varjatud soojust, et hoida nende kandjaid mugavalt.

Passiivse lähenemise peamine eelis on see, et välist toiteallikat pole vaja. Passiivne termoregulatsioon kulgeb aga tavaliselt ühes suunas, kui rõivastel on kas jahutav või soojendav toime, kuid mitte mõlemat.

Energia väljakutse

Kahesuunaline termoregulatsioon saavutatakse tavaliselt aktiivsete materjalide abil, mis kasutavad kiire kuumutamise ja jahutamise saavutamiseks selliseid mehhanisme nagu jahutusvedeliku tsirkulatsioon ja vedelikukanalid. Neid süsteeme toidavad tavaliselt akud, mis lisavad kaalu ja neid tuleb uuesti laadida. Põhimõtteliselt saaks neid toita ka Päikeselt energiat kogudes – kuid see on osutunud oluliseks disaini väljakutseks.

"Kõrge energiatarbimise tõttu on aktiivsetel süsteemidel raske kaasaskantavate säästvate energiakogumisseadmete abil pikka aega säilitada inimkeha pidevat termoregulatsiooni," ütles Xingyi Huang ja Pengli Li. Shanghai Jiao Tongi ülikool kirjutage sisse a kommenteeriv artikkel in teadus mis on Wangi paberiga kaasas.

Selle väljakutsega toimetulemiseks kasutas Wangi meeskond paindliku orgaanilise fotogalvaanika uusimaid edusamme. Tänapäeval suudavad need päikesepatareid säilitada kõrge konversioonitõhususe isegi siis, kui need on erineva kujuga moonutatud.

"Kui sellist ülitõhusat ja paindlikku orgaanilist fotogalvaanilist seadet saaks integreerida korraliku soojusjuhtimissüsteemiga, on võimalik saavutada tugev, isemajandav ja termoreguleeruv riietus," ennustavad Huang ja Li.

Paindlik elektrokalorimoodul

Oma uuringus ehitasid Wang ja kolleegid väikese tüki kantavat materjali, integreerides painduva päikesepatarei painduvasse elektrokalorimoodulisse. Viimane on seade, mis reageerib rakendatud elektriväljadele pöörduvatel temperatuurimuutustel.

Päikesevalgusesse paigutatuna kogus päikesepatarei rohkem kui piisavalt energiat, et elektrokalorimoodul jahutaks kuuma ilmaga kandja nahka kuni 10 kraadi võrra. Üleliigse energia saab salvestada väikesesse eraldi akusse. Pimedas saab seadet lülitada soojendusrežiimile ja salvestatud energiat kulutada kandja naha soojendamiseks lausa kolme kraadi võrra. Kokkuvõttes suudab seade termoregulatsiooni saavutada 24 tunni jooksul.

"Suurepärase soojusjuhtimise, lihtsa soojusjuhtimise suuna vahetamise ja optimaalse temperatuurikontrolliga on Wangi meeskond demonstreerinud rõivaid, mis võimaldavad inimkehal kohaneda ümbritseva keskkonna temperatuuri muutustega," räägivad Huang ja Li.

Integreerides selle tehnoloogia kantavatesse kangastesse, loodab Wangi meeskond nende uuenduste tulemusel luua uue põlvkonna praktilised päikeseenergial töötavad rõivad, mis aitavad kandjatel kohaneda keerukate ja väljakutsuvate keskkondadega.

Aktiivse termoregulatsiooniga võimaldab seade taluda kõrbevaid kõrbeid, külmasid polaaralasid ja paljusid kliimat, kus temperatuur muutub kiiresti. Seda saab isegi kohandada kasutamiseks avakosmoses, kus temperatuur muutub otsese päikesevalguse käes äärmiselt kuumaks, kuid langeb varjus.

"Peale rõivaste võiks selliseid seadmeid kasutada ka sõidukites ja hoonetes," lisavad Huang ja Li. "On võimalik ette kujutada iga ilmaga soojusjuhtimise tulevikku, mis ei ole piiratud energiavarustusega ja kus kogutud lisaenergia võib eritingimustel isegi elektroonikaseadmeid toita."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/