Kain bertenaga surya mendinginkan di siang hari dan menghangatkan di malam hari – Dunia Fisika

Para peneliti di Tiongkok telah meluncurkan konsep baru pakaian bertenaga surya yang dapat mengatur suhu tubuh pemakainya. Dibuat oleh Ziyuan Wang dan rekannya di Universitas Nankai, desainnya menggabungkan perangkat elektrokalori dengan sel surya fleksibel yang canggih. Tim menjelaskan pendekatannya dalam sebuah makalah di Ilmu.

Pakaian termoregulasi bertujuan untuk menjaga tubuh pada suhu yang aman dan nyaman di berbagai lingkungan. Secara garis besar, ini terbagi dalam dua kategori, pasif dan aktif. Termoregulasi pasif menggunakan bahan yang memanfaatkan efek termasuk penyerapan, radiasi, dan panas laten transisi fase untuk menjaga kenyamanan pemakainya.

Keuntungan utama dari pendekatan pasif adalah tidak diperlukannya sumber daya eksternal. Namun, termoregulasi pasif biasanya berjalan satu arah pada pakaian yang memiliki efek mendinginkan atau menghangatkan – namun tidak keduanya.

Tantangan energi

Termoregulasi dua arah biasanya dicapai dengan menggunakan bahan aktif yang menggunakan mekanisme seperti sirkulasi cairan pendingin dan saluran fluida untuk mencapai pemanasan dan pendinginan yang cepat. Sistem ini biasanya ditenagai oleh baterai, yang menambah bobot dan harus diisi ulang. Namun pada prinsipnya, pembangkit listrik ini juga dapat ditenagai dengan memanfaatkan energi dari Matahari – namun hal ini terbukti menjadi tantangan desain yang signifikan.

“Karena konsumsi energinya yang tinggi, sulit bagi sistem aktif untuk mempertahankan termoregulasi tubuh manusia secara terus menerus dalam waktu lama melalui perangkat pemanen energi portabel dan berkelanjutan,” Xingyi Huang dan Pengli Li di Universitas Jiao Tong Shanghai tulis dalam a artikel komentar in Ilmu yang menyertai makalah Wang.

Untuk mengatasi tantangan ini, tim Wang memanfaatkan kemajuan terbaru dalam fotovoltaik organik fleksibel. Saat ini, sel surya ini dapat mempertahankan efisiensi konversi yang tinggi bahkan ketika diubah menjadi berbagai bentuk.

“Jika unit fotovoltaik organik yang sangat efisien dan fleksibel dapat diintegrasikan dengan sistem manajemen termal yang tepat, maka pakaian yang kuat, mandiri, dan termoregulasi dapat dicapai,” prediksi Huang dan Li.

Modul elektrokalori yang fleksibel

Dalam penelitian mereka, Wang dan rekannya membuat sepotong kecil bahan yang dapat dipakai dengan mengintegrasikan sel surya fleksibel ke dalam modul elektrokalori yang fleksibel. Yang terakhir adalah perangkat yang mengalami perubahan suhu yang dapat dibalik sebagai respons terhadap medan listrik yang diterapkan.

Ketika ditempatkan di bawah sinar matahari, sel surya mengumpulkan energi lebih dari cukup untuk modul elektrokalori untuk mendinginkan kulit pemakainya hingga 10 derajat dalam cuaca panas. Kelebihan energi dapat disimpan dalam baterai kecil yang terpisah. Dalam kegelapan, perangkat dapat dialihkan ke mode pemanasan dan energi yang tersimpan digunakan untuk menghangatkan kulit pemakainya sebanyak tiga derajat. Secara keseluruhan, perangkat ini dapat mencapai termoregulasi selama periode 24 jam.

“Dengan kinerja manajemen termal yang sangat baik, peralihan arah manajemen termal yang mudah, dan kontrol suhu yang optimal, tim Wang telah mendemonstrasikan pakaian yang memungkinkan tubuh manusia beradaptasi terhadap perubahan suhu lingkungan,” kata Huang dan Li.

Dengan mengintegrasikan teknologi ini ke dalam kain yang dapat dipakai, tim Wang berharap inovasi mereka dapat menghasilkan generasi baru pakaian praktis bertenaga surya yang membantu pemakainya beradaptasi dengan lingkungan yang kompleks dan menantang.

Dengan termoregulasi aktifnya, perangkat ini memungkinkan pemakainya bertahan di gurun terik, daerah kutub yang sangat dingin, dan banyak iklim dengan perubahan suhu yang cepat. Bahkan bisa diadaptasi untuk digunakan di luar angkasa, di mana suhu menjadi sangat panas jika terkena sinar matahari langsung, namun turun drastis di tempat teduh.

“Selain pakaian, perangkat semacam itu juga dapat diterapkan pada kendaraan dan bangunan,” tambah Huang dan Li. “Kita bisa membayangkan masa depan pengelolaan termal segala cuaca yang tidak dibatasi oleh pasokan energi dan di mana energi ekstra yang dikumpulkan bahkan dapat memberi daya pada perangkat elektronik dalam kondisi khusus.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/