Ткань на солнечной энергии охлаждает днем ​​и согревает ночью – Мир физики

Исследователи из Китая представили новую концепцию одежды, работающей на солнечной энергии, которая может регулировать температуру тела своего владельца. Создано Цзыюань Ван и его коллегами из Нанкайский университет, конструкция сочетает в себе электрокалорические устройства с современными гибкими солнечными элементами. Команда описывает свой подход в статье в Наука.

Терморегулирующая одежда призвана поддерживать безопасную и комфортную температуру тела в самых разных условиях окружающей среды. В целом его можно разделить на две категории: пассивный и активный. Для пассивной терморегуляции используются материалы, которые используют такие эффекты, как поглощение, излучение и скрытое тепло фазовых переходов, чтобы обеспечить комфорт их владельцам.

Ключевым преимуществом пассивного подхода является отсутствие необходимости во внешнем источнике питания. Однако пассивная терморегуляция обычно идет в одном направлении: одежда оказывает либо охлаждающий, либо согревающий эффект, но не оба одновременно.

Энергетический вызов

Двунаправленная терморегуляция обычно достигается с использованием активных материалов, в которых используются такие механизмы, как циркуляция охлаждающей жидкости и жидкостные каналы, для достижения быстрого нагрева и охлаждения. Эти системы обычно питаются от батарей, которые увеличивают вес и требуют подзарядки. В принципе, однако, они также могли бы питаться за счет сбора энергии Солнца, но это оказалось серьезной проблемой при проектировании.

«Из-за высокого энергопотребления активным системам трудно поддерживать непрерывную терморегуляцию человеческого тела в течение длительного времени с помощью портативных, устойчивых устройств по сбору энергии», — Синьи Хуан и Пэнли Ли из Шанхайский университет Цзяо Тонг написать в комментаторская статья in Наука который сопровождает статью Ванга.

Чтобы решить эту задачу, команда Ванга использовала последние достижения в области гибкой органической фотоэлектрической энергии. Сегодня эти солнечные элементы могут сохранять высокую эффективность преобразования, даже когда им придают различную форму.

«Если бы такой высокоэффективный и гибкий органический фотоэлектрический блок можно было интегрировать с надлежащей системой управления температурным режимом, то можно было бы создать надежную, самоподдерживающуюся и терморегулирующую одежду», — прогнозируют Хуанг и Ли.

Гибкий электрокалорический модуль

В своем исследовании Ван и его коллеги создали небольшой кусок носимого материала, интегрировав гибкий солнечный элемент в гибкий электрокалорический модуль. Последний представляет собой устройство, которое подвергается обратимым изменениям температуры в ответ на приложенные электрические поля.

При помещении на солнечный свет солнечный элемент собрал более чем достаточно энергии, чтобы электрокалорический модуль мог охладить кожу пользователя до 10 градусов в жаркую погоду. Любая избыточная энергия может храниться в небольшой отдельной батарее. В темноте устройство можно переключить в режим прогревания и использовать накопленную энергию для нагрева кожи пользователя на целых три градуса. В целом устройство может обеспечивать терморегуляцию в течение 24 часов.

«Благодаря превосходным характеристикам терморегулирования, легкому переключению направления терморегулирования и оптимальному контролю температуры команда Вана продемонстрировала одежду, которая позволяет человеческому телу адаптироваться к изменениям температуры окружающей среды», — говорят Хуан и Ли.

Команда Ванга надеется, что, интегрировав эту технологию в носимые ткани, их инновации могут привести к созданию нового поколения практичной одежды, работающей на солнечной энергии, которая поможет владельцам адаптироваться к сложным и трудным условиям.

Благодаря активной терморегуляции устройство может позволить владельцам переносить палящие пустыни, холодные полярные регионы и многие климатические условия с резкими перепадами температуры. Его можно даже адаптировать для использования в открытом космосе, где под прямыми солнечными лучами температура становится очень высокой, а в тени резко падает.

«Помимо одежды, такие устройства можно применять к транспортным средствам и зданиям», — добавляют Хуанг и Ли. «Можно представить будущее всепогодного управления температурным режимом, которое не будет ограничено подачей энергии и где дополнительная собранная энергия может даже питать электронные устройства в особых условиях».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/