پارچه های خورشیدی در روز خنک می شوند و در شب گرم می شوند - دنیای فیزیک

محققان چینی از مفهوم جدیدی برای لباس های خورشیدی رونمایی کرده اند که می تواند دمای بدن پوشنده آن را تنظیم کند. ایجاد شده توسط Ziyuan Wang و همکارانش در دانشگاه نانکیاین طرح ترکیبی از دستگاه های الکتروکالری با سلول های خورشیدی انعطاف پذیر پیشرفته است. این تیم رویکرد خود را در مقاله ای در این مقاله شرح می دهد علم.

هدف لباس‌های تنظیم‌کننده حرارت، نگه داشتن بدن در دمای ایمن و راحت در طیف وسیعی از محیط‌ها است. بطور کلی به دو دسته منفعل و فعال تقسیم می شود. تنظیم حرارت غیرفعال از موادی استفاده می کند که از اثراتی مانند جذب، تشعشع و گرمای نهان انتقال فاز برای راحت نگه داشتن کاربران خود استفاده می کند.

مزیت کلیدی رویکرد غیرفعال این است که به منبع برق خارجی نیاز نیست. با این حال، تنظیم حرارت غیرفعال معمولاً در یک جهت با لباس‌ها انجام می‌شود که دارای اثر خنک‌کننده یا گرم‌کننده هستند – اما نه هر دو.

چالش انرژی

تنظیم حرارت دو طرفه معمولاً با استفاده از مواد فعالی که مکانیسم‌هایی مانند گردش مایع خنک‌کننده و کانال‌های سیال را برای دستیابی به گرمایش و سرمایش سریع به کار می‌گیرند، به دست می‌آید. این سیستم‌ها معمولاً با باتری‌هایی تغذیه می‌شوند که وزن اضافه می‌کنند و باید دوباره شارژ شوند. با این حال، در اصل، آنها همچنین می توانند با برداشت انرژی از خورشید انرژی بگیرند - اما ثابت شده است که این یک چالش طراحی مهم است.

Xingyi Huang و Pengli Li در این باره می‌گویند: «به دلیل مصرف بالای انرژی، برای سیستم‌های فعال سخت است که تنظیم حرارت مداوم بدن انسان را برای مدت طولانی از طریق دستگاه‌های قابل حمل و جمع‌آوری انرژی پایدار حفظ کنند.» دانشگاه شانگهای جیائو تونگ در الف بنویسید مقاله تفسیری in علم که همراه مقاله وانگ است.

برای مقابله با این چالش، تیم وانگ از آخرین پیشرفت‌ها در فتوولتائیک‌های آلی انعطاف‌پذیر استفاده کردند. امروزه، این سلول‌های خورشیدی می‌توانند بازده تبدیل بالایی را حتی زمانی که به اشکال مختلف منحرف شوند، حفظ کنند.

هوانگ و لی پیش‌بینی می‌کنند: «اگر چنین واحد فتوولتائیک آلی بسیار کارآمد و انعطاف‌پذیری را بتوان با یک سیستم مدیریت حرارتی مناسب ادغام کرد، می‌توان به لباس‌های مقاوم، خودپایدار و تنظیم‌کننده حرارت دست یافت.

ماژول الکتروکالری انعطاف پذیر

در مطالعه خود، وانگ و همکارانش یک قطعه کوچک از مواد پوشیدنی را با ادغام یک سلول خورشیدی انعطاف پذیر بر روی یک ماژول الکتروکالری انعطاف پذیر ساختند. دومی دستگاهی است که در پاسخ به میدان های الکتریکی اعمال شده، دچار تغییرات دمایی برگشت پذیر می شود.

هنگامی که سلول خورشیدی در زیر نور خورشید قرار می گیرد، انرژی بیشتری برای ماژول الکتروکالری دریافت می کند تا در هوای گرم، پوست کاربر را تا 10 درجه خنک کند. هر انرژی اضافی را می توان در یک باتری کوچک جداگانه ذخیره کرد. در تاریکی، دستگاه را می توان به حالت گرم کردن تغییر داد و انرژی ذخیره شده را برای گرم کردن پوست کاربر تا سه درجه استفاده کرد. در مجموع، دستگاه  می تواند در طول یک دوره 24 ساعته به تنظیم حرارتی دست یابد.

هوانگ و لی می‌گویند: تیم وانگ با عملکرد عالی مدیریت حرارتی، تغییر آسان جهت مدیریت حرارتی و کنترل دمای مطلوب، لباس‌هایی را نشان داده‌اند که به بدن انسان اجازه می‌دهد تا با تغییرات دمای محیط سازگار شود.

با ادغام این فناوری در پارچه‌های پوشیدنی، تیم وانگ امیدوار است که نوآوری آنها بتواند به نسل جدیدی از لباس‌های کاربردی با انرژی خورشیدی منجر شود که به پوشندگان کمک می‌کند تا با محیط‌های پیچیده و چالش‌برانگیز سازگار شوند.

با تنظیم گرما فعال، این دستگاه می‌تواند به کاربران این امکان را بدهد که بیابان‌های سوزان، مناطق قطبی سرد، و بسیاری از آب‌وهواها با نوسانات سریع دما را تحمل کنند. حتی می‌توان آن را برای استفاده در فضای بیرونی، جایی که دما در نور مستقیم خورشید بسیار گرم می‌شود، اما در سایه کاهش می‌یابد، سازگار کرد.

هوانگ و لی می‌افزایند: «فرای لباس، چنین دستگاه‌هایی را می‌توان برای وسایل نقلیه و ساختمان‌ها نیز به کار برد». می‌توان آینده‌ای از مدیریت حرارتی در همه شرایط آب و هوایی را تصور کرد که توسط منبع انرژی محدود نمی‌شود و انرژی جمع‌آوری‌شده اضافی حتی ممکن است دستگاه‌های الکترونیکی را تحت شرایط ویژه تامین کند.»

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/