태양열로 구동되는 직물은 낮에는 시원하고 밤에는 따뜻합니다.

중국 연구진이 착용자의 체온을 조절할 수 있는 태양열 에너지 의류에 대한 새로운 개념을 공개했습니다. Ziyuan Wang과 동료들이 만들었습니다. 난카이 대학, 이 디자인은 전기열량 장치와 최첨단 유연한 태양전지를 결합합니다. 팀은 다음 논문에서 접근 방식을 설명합니다. 과학.

체온 조절 의류는 다양한 환경에서 신체를 안전하고 편안한 온도로 유지하는 것을 목표로 합니다. 크게 보면 패시브형과 액티브형 두 가지로 분류됩니다. 수동 온도 조절은 착용자의 편안함을 유지하기 위해 흡수, 복사, 상전이 잠열 등의 효과를 활용하는 재료를 사용합니다.

수동적 접근 방식의 주요 장점은 외부 전원이 필요하지 않다는 것입니다. 그러나 수동적 온도 조절은 일반적으로 의복에 냉각 효과나 보온 효과가 있지만 둘 다는 아닌 한 방향으로 진행됩니다.

에너지 도전

양방향 온도 조절은 일반적으로 급속 가열 및 냉각을 달성하기 위해 냉각수 순환 및 유체 채널과 같은 메커니즘을 사용하는 활성 물질을 사용하여 달성됩니다. 이러한 시스템은 일반적으로 배터리로 구동되므로 무게가 늘어나고 재충전이 필요합니다. 그러나 원칙적으로는 태양으로부터 에너지를 수확하여 전력을 공급받을 수도 있지만 이는 설계상 중요한 과제임이 입증되었습니다.

"에너지 소비가 높기 때문에 능동 시스템이 휴대용, 지속 가능한 에너지 수확 장치를 통해 오랫동안 인체의 지속적인 체온 조절을 유지하는 것은 어렵습니다."라고 Xingyi Huang과 Pengli Li는 말했습니다. 상하이 교통 대학 에 쓰다 논평 기사 in 과학 Wang의 논문과 함께 제공됩니다.

이 과제를 해결하기 위해 Wang 팀은 유연한 유기 광전지의 최신 발전을 활용했습니다. 오늘날 이러한 태양전지는 다른 모양으로 변형되더라도 높은 변환 효율을 유지할 수 있습니다.

Huang과 Li는 “이러한 매우 효율적이고 유연한 유기 광전지 장치가 적절한 열 관리 시스템과 통합될 수 있다면 견고하고 자립적이며 온도 조절이 가능한 의류를 얻을 수 있을 것”이라고 예측합니다.

유연한 전기열량 모듈

그들의 연구에서 Wang과 동료들은 유연한 전기열량 모듈에 유연한 태양 전지를 통합하여 작은 착용 가능한 재료를 만들었습니다. 후자는 적용된 전기장에 반응하여 가역적인 온도 변화를 겪는 장치입니다.

햇빛에 노출되면 태양전지는 전기열량 모듈이 더운 날씨에 착용자의 피부를 최대 10도까지 식힐 수 있을 만큼 충분한 에너지를 수집합니다. 초과된 에너지는 별도의 작은 배터리에 저장할 수 있습니다. 어둠 속에서 장치는 보온 모드로 전환될 수 있으며, 저장된 에너지는 착용자의 피부를 최대 24도까지 따뜻하게 하는 데 사용됩니다. 전체적으로 기기는 XNUMX시간 동안 온도 조절을 달성할 수 있습니다.

"탁월한 열 관리 성능, 열 관리 방향의 쉬운 전환, 최적의 온도 제어를 통해 Wang 팀은 인체가 주변 온도 변화에 적응할 수 있는 의류를 시연했습니다."라고 Huang과 Li는 말합니다.

Wang의 팀은 이 기술을 웨어러블 직물에 통합함으로써 그들의 혁신이 착용자가 복잡하고 도전적인 환경에 적응할 수 있도록 돕는 차세대 실용적인 태양광 발전 의류로 이어질 수 있기를 바라고 있습니다.

능동적인 온도 조절 기능을 갖춘 이 장치는 착용자가 뜨거운 사막, 추운 극지방, 급격한 온도 변화가 있는 다양한 기후를 견딜 수 있도록 해줍니다. 직사광선에서는 온도가 매우 뜨거워지고 그늘에서는 온도가 급락하는 우주 공간에서도 사용할 수 있습니다.

Huang과 Li는 "의류를 넘어서 이러한 장치는 차량과 건물에 적용될 수 있습니다"라고 덧붙입니다. "에너지 공급에 의해 제한되지 않고 추가로 수집된 에너지가 특수한 조건에서 전자 장치에 전력을 공급할 수도 있는 전천후 열 관리의 미래를 상상하는 것이 가능합니다."

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• 출처: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/