Țesătura alimentată cu energie solară se răcește ziua și se încălzește noaptea – Physics World

Cercetătorii din China au dezvăluit un nou concept de îmbrăcăminte alimentată cu energie solară, care poate regla temperatura corpului purtătorului său. Creat de Ziyuan Wang și colegii de la Universitatea Nankai, designul combină dispozitive electrocalorice cu celule solare flexibile de ultimă generație. Echipa își descrie abordarea într-o lucrare în Ştiinţă.

Îmbrăcămintea cu termoreglare are ca scop menținerea corpului la o temperatură sigură și confortabilă într-o gamă largă de medii. În linii mari, se încadrează în două categorii, pasiv și activ. Termoreglarea pasivă utilizează materiale care exploatează efecte, inclusiv absorbția, radiația și căldura latentă a tranzițiilor de fază pentru a menține purtătorii confortabili.

Un avantaj cheie al unei abordări pasive este că nu este necesară o sursă de alimentare externă. Cu toate acestea, termoreglarea pasivă merge în mod normal într-o singură direcție, cu articolele de îmbrăcăminte fie având un efect de răcire, fie de încălzire, dar nu ambele.

Provocare energetică

Termoreglarea bidirecțională este de obicei realizată folosind materiale active care folosesc mecanisme precum circulația lichidului de răcire și canalele fluidice pentru a obține încălzirea și răcirea rapidă. Aceste sisteme sunt de obicei alimentate de baterii, care adaugă greutate și trebuie reîncărcate. În principiu, totuși, acestea ar putea fi alimentate și prin recoltarea de energie de la Soare – dar aceasta s-a dovedit a fi o provocare semnificativă de proiectare.

„Din cauza consumului mare de energie, este dificil pentru sistemele active să mențină termoreglarea continuă a corpului uman pentru o lungă perioadă de timp prin dispozitive portabile și durabile de recoltare a energiei”, Xingyi Huang și Pengli Li la Shanghai Universitatea Jiao Tong scrie in a articol de comentariu in Ştiinţă care însoțește lucrarea lui Wang.

Pentru a face față acestei provocări, echipa lui Wang s-a bazat pe cele mai recente progrese în domeniul fotovoltaic organic flexibil. Astăzi, aceste celule solare pot menține o eficiență ridicată de conversie chiar și atunci când sunt contorsionate în diferite forme.

„Dacă o astfel de unitate fotovoltaică organică extrem de eficientă și flexibilă ar putea fi integrată cu un sistem adecvat de management termic, atunci s-ar putea obține îmbrăcăminte robustă, auto-susținută și termoreglabilă”, prezic Huang și Li.

Modul electrocaloric flexibil

În studiul lor, Wang și colegii săi au construit o mică bucată de material purtabilă integrând o celulă solară flexibilă într-un modul electrocaloric flexibil. Acesta din urmă este un dispozitiv care suferă modificări reversibile de temperatură ca răspuns la câmpurile electrice aplicate.

Când este plasată în lumina soarelui, celula solară a recoltat energie mai mult decât suficientă pentru ca modulul electrocaloric să răcească pielea purtătorului cu până la 10 grade pe vreme caldă. Orice energie în exces poate fi stocată într-o baterie mică separată. În întuneric, dispozitivul poate fi comutat în modul de încălzire, iar energia stocată este folosită pentru a încălzi pielea purtătorului cu până la trei grade. În total, dispozitivul poate realiza termoreglarea pe o perioadă de 24 de ore.

„Cu performanța sa excelentă de management termic, schimbarea ușoară a direcției de management termic și controlul optim al temperaturii, echipa lui Wang a demonstrat îmbrăcăminte care permite corpului uman să se adapteze la schimbările de temperatură ambientală”, spun Huang și Li.

Prin integrarea acestei tehnologii în țesăturile portabile, echipa lui Wang speră că inovația lor ar putea duce la o nouă generație de îmbrăcăminte practice, alimentate cu energie solară, care îi ajută pe purtători să se adapteze la medii complexe și provocatoare.

Cu termoreglarea sa activă, dispozitivul ar putea permite purtătorilor să îndure deșerturi arzătoare, regiuni polare frigide și multe climate cu variații rapide de temperatură. Ar putea fi chiar adaptat pentru utilizare în spațiul cosmic, unde temperaturile devin extrem de calde în lumina directă a soarelui, dar scad la umbră.

„Dincolo de îmbrăcăminte, astfel de dispozitive ar putea fi aplicate vehiculelor și clădirilor”, adaugă Huang și Li. „Este posibil să ne imaginăm un viitor al managementului termic pe orice vreme, care nu este limitat de o sursă de energie și în care energia colectată suplimentară ar putea chiar alimenta dispozitive electronice în condiții speciale.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/