בד המופעל באמצעות שמש מקרר ביום ומחמם בלילה - עולם הפיזיקה

חוקרים בסין חשפו קונספט חדש לבגדים המונעים על ידי שמש שיכולים לווסת את טמפרטורת הגוף של הלובש אותו. נוצר על ידי Ziyuan Wang ועמיתיו ב אוניברסיטת ננקאי, העיצוב משלב מכשירים אלקטרו-קלוריות עם תאים סולאריים גמישים מתקדמים. הצוות מתאר את גישתו במאמר ב מדע.

ביגוד מווסת חום שואף לשמור על הגוף בטמפרטורה בטוחה ונוחה במגוון רחב של סביבות. בגדול, זה מתחלק לשתי קטגוריות, פסיבית ואקטיבית. ויסות תרמי פסיבי משתמש בחומרים המנצלים השפעות כולל ספיגה, קרינה והחום הסמוי של מעברי פאזה כדי לשמור על נוחות לובשים שלהם.

יתרון מרכזי של גישה פסיבית הוא שאין צורך במקור מתח חיצוני. עם זאת, ויסות חום פסיבי הולך בדרך כלל בכיוון אחד עם בגדים בעלי אפקט קירור או מחמם - אך לא לשניהם.

אתגר אנרגיה

ויסות חום דו-כיווני מושג בדרך כלל באמצעות חומרים פעילים המשתמשים במנגנונים כמו זרימת נוזל קירור ותעלות נוזליות כדי להשיג חימום וקירור מהירים. מערכות אלו מופעלות בדרך כלל על ידי סוללות, המוסיפות משקל ויש להטעין אותן מחדש. עם זאת, באופן עקרוני, הם יכולים להיות מופעלים גם על ידי קצירת אנרגיה מהשמש - אבל זה הוכח כאתגר עיצובי משמעותי.

"בגלל צריכת האנרגיה הגבוהה שלהן, קשה למערכות פעילות לשמור על ויסות חום מתמשך של גוף האדם לאורך זמן באמצעות מכשירים ניידים ובר-קיימא לאיסוף אנרגיה", Xingyi Huang ו-Pengli Li ב- אוניברסיטת שנחאי ג'יאו טונג לכתוב ב-a מאמר פרשנות in מדע שמלווה את המאמר של וואנג.

כדי להתמודד עם האתגר הזה, הצוות של וואנג שאף מההתקדמות האחרונה בתחום הפוטו-וולטאים האורגניים הגמישים. כיום, תאים סולאריים אלו יכולים לשמור על יעילות המרה גבוהה גם כשהם מתעוותים לצורות שונות.

"אם ניתן היה לשלב יחידה פוטו-וולטאית אורגנית כה יעילה וגמישה עם מערכת ניהול תרמית נאותה, אז ניתן היה להשיג ביגוד חזק, מתקיים בעצמו ובוסת חום", חוזים הואנג ולי.

מודול אלקטרו-קלוריות גמיש

במחקר שלהם, וואנג ועמיתיו בנו חתיכה קטנה של חומר לביש על ידי שילוב תא סולארי גמיש על מודול אלקטרו-קלורי גמיש. האחרון הוא מכשיר שעובר שינויי טמפרטורה הפיכים בתגובה לשדות חשמליים המופעלים.

כאשר הוצב באור השמש, התא הסולארי קצר יותר ממספיק אנרגיה כדי שהמודול האלקטרו-קלורי יצנן את עורו של הלובש עד 10 מעלות במזג אוויר חם. כל עודף אנרגיה יכול להיות מאוחסן בסוללה קטנה נפרדת. בחושך, ניתן להעביר את המכשיר למצב התחממות ולנצל את האנרגיה המאוחסנת לחימום עור הלובש עד שלוש מעלות. בסך הכל, המכשיר יכול להשיג ויסות חום לאורך תקופה של 24 שעות.

"עם ביצועי הניהול התרמיים המצוינים שלו, החלפה קלה של כיוון הניהול התרמי ובקרת הטמפרטורה האופטימלית, הצוות של וואנג הוכיח לבוש המאפשר לגוף האדם להסתגל לשינויים בטמפרטורת הסביבה", אומרים הואנג ולי.

על ידי שילוב טכנולוגיה זו בבדים לבישים, הצוות של וואנג מקווה שהחדשנות שלהם תוכל להוביל לדור חדש של ביגוד פרקטי, המונע על ידי שמש, שעוזר ללובשים להסתגל לסביבות מורכבות ומאתגרות.

עם ויסות החום הפעיל שלו, המכשיר יכול לאפשר ללובשים לסבול מדבריות לוהטים, אזורי קוטב קפואים ואקלים רבים עם תנודות מהירות בטמפרטורה. אפשר אפילו להתאים אותו לשימוש בחלל החיצון, שבו הטמפרטורות נעשות חמות במיוחד באור שמש ישיר, אך צונחות בצל.

"מעבר ללבוש, ניתן להחיל מכשירים כאלה על כלי רכב ומבנים", מוסיפים הואנג ולי. "אפשר לדמיין עתיד של ניהול תרמי בכל מזג אוויר שאינו מוגבל על ידי אספקת אנרגיה ושבו אנרגיה שנאספת עשויה אפילו להפעיל מכשירים אלקטרוניים בתנאים מיוחדים."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/