A napenergiával működő szövet nappal hűt, éjszaka pedig melegít – Fizika világa

Kínában kutatók új koncepciót mutattak be a napenergiával működő ruházathoz, amely szabályozni tudja viselője testhőmérsékletét. Ziyuan Wang és munkatársai készítette Nankai Egyetem, a dizájn az elektrokalorikus eszközöket a legmodernebb rugalmas napelemekkel kombinálja. A csapat egy cikkben ismerteti megközelítését Tudomány.

A hőszabályozó ruházat célja, hogy a testet biztonságos és kényelmes hőmérsékleten tartsa sokféle környezetben. Általánosságban két kategóriába sorolható: passzív és aktív. A passzív hőszabályozás olyan anyagokat használ, amelyek kihasználják az elnyelést, a sugárzást és a fázisátalakulások látens hőjét, hogy viselőjük kényelmét biztosítsák.

A passzív megközelítés egyik fő előnye, hogy nincs szükség külső áramforrásra. A passzív hőszabályozás azonban általában egy irányba megy, ha a ruhadarabok vagy hűsítő vagy melegítő hatásúak – de nem mindkettő.

Energia kihívás

A kétirányú hőszabályozást általában olyan aktív anyagok felhasználásával érik el, amelyek olyan mechanizmusokat alkalmaznak, mint például a hűtőfolyadék keringése és a folyadékcsatornák a gyors felmelegedés és hűtés érdekében. Ezeket a rendszereket általában akkumulátorok táplálják, amelyek növelik a súlyukat, és újra kell tölteni őket. Elvileg azonban a Napból származó energiával is működhetnének – ez azonban jelentős tervezési kihívásnak bizonyult.

„Magas energiafogyasztásuk miatt az aktív rendszerek számára nehéz hosszú ideig fenntartani az emberi test folyamatos hőszabályozását hordozható, fenntartható energiagyűjtő eszközökkel” – mondta Xingyi Huang és Pengli Li. Shanghai Jiao Tong Egyetem írja be a kommentár cikk in Tudomány hogy Wang papírját kíséri.

Ennek a kihívásnak a megbirkózása érdekében Wang csapata a rugalmas szerves fotovoltaik legújabb vívmányaiból merített. Napjainkban ezek a napelemek magas konverziós hatékonyságot képesek fenntartani, még akkor is, ha különböző formákra csavarják őket.

"Ha egy ilyen rendkívül hatékony és rugalmas szerves fotovoltaikus egység integrálható lenne egy megfelelő hőkezelési rendszerrel, akkor robusztus, önfenntartó és hőszabályozó ruházatot lehetne elérni" - jósolja Huang és Li.

Rugalmas elektrokalorikus modul

Tanulmányukban Wang és munkatársai egy kis darab hordható anyagot építettek fel úgy, hogy rugalmas napelemet integráltak egy rugalmas elektrokalorikus modulba. Ez utóbbi egy olyan eszköz, amely az alkalmazott elektromos mezőkre reagálva reverzibilis hőmérséklet-változásokon megy keresztül.

Napfénybe helyezve a napelem több mint elegendő energiát gyűjtött be ahhoz, hogy az elektrokalória modul akár 10 fokkal is lehűtse a viselő bőrét meleg időben. A felesleges energia egy kis, különálló akkumulátorban tárolható. Sötétben a készülék melegítő üzemmódba kapcsolható, és a tárolt energiát akár három fokkal is felmelegíti viselője bőre. Összességében a készülék 24 órán keresztül képes hőszabályozást elérni.

„Kiváló hőkezelési teljesítményével, a hőszabályozás irányának egyszerű váltásával és az optimális hőmérséklet-szabályozással a Wang csapata olyan ruházatot mutatott be, amely lehetővé teszi az emberi test számára, hogy alkalmazkodjon a környezeti hőmérséklet változásaihoz” – mondja Huang és Li.

Ennek a technológiának a hordható szövetekbe való integrálásával Wang csapata azt reméli, hogy innovációjuk a praktikus, napenergiával működő ruházat új generációjához vezethet, amely segít viselőinek alkalmazkodni a bonyolult és kihívásokkal teli környezetekhez.

Aktív hőszabályozásával az eszköz lehetővé teszi a viselők számára, hogy elviseljék a perzselő sivatagokat, a hideg sarki régiókat és számos éghajlatot, ahol a hőmérséklet gyorsan ingadoz. Akár a világűrben való használatra is adaptálható, ahol a hőmérséklet közvetlen napfény hatására rendkívül felmelegszik, árnyékban viszont zuhan.

"A ruházaton kívül az ilyen eszközöket járművekre és épületekre is fel lehetne használni" - teszi hozzá Huang és Li. „Elképzelhető a minden időjárási körülmények között zajló hőkezelés jövője, amely nem korlátozódik az energiaellátásra, és ahol az extra gyűjtött energia különleges körülmények között akár elektronikus eszközöket is táplálhat.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/