Tela con energía solar enfría durante el día y calienta durante la noche – Física Mundial

Investigadores en China han presentado un nuevo concepto de ropa que funciona con energía solar y que puede regular la temperatura corporal de quien la usa. Creado por Ziyuan Wang y colegas de Universidad de nankai, el diseño combina dispositivos electrocalóricos con células solares flexibles de última generación. El equipo describe su enfoque en un artículo publicado en Ciencia:.

La ropa termorreguladora tiene como objetivo mantener el cuerpo a una temperatura segura y confortable en una amplia gama de entornos. En términos generales, se divide en dos categorías, pasiva y activa. La termorregulación pasiva utiliza materiales que explotan efectos que incluyen la absorción, la radiación y el calor latente de las transiciones de fase para mantener cómodos a sus usuarios.

Una ventaja clave de un enfoque pasivo es que no se necesita una fuente de energía externa. Sin embargo, la termorregulación pasiva normalmente va en una dirección: las prendas tienen un efecto refrescante o cálido, pero no ambos.

Desafío energético

La termorregulación bidireccional generalmente se logra utilizando materiales activos que emplean mecanismos como circulación de refrigerante y canales fluídicos para lograr un calentamiento y enfriamiento rápidos. Estos sistemas suelen funcionar con baterías, que añaden peso y deben recargarse. En principio, sin embargo, también podrían funcionar aprovechando la energía del Sol, pero esto ha demostrado ser un importante desafío de diseño.

"Debido a su alto consumo de energía, es difícil para los sistemas activos mantener una termorregulación continua del cuerpo humano durante mucho tiempo a través de dispositivos portátiles y sostenibles de recolección de energía", Xingyi Huang y Pengli Li en Universidad de Shanghai Jiao Tong escribir en un artículo de comentario in Ciencia: que acompaña el artículo de Wang.

Para afrontar este desafío, el equipo de Wang se basó en los últimos avances en energía fotovoltaica orgánica flexible. Hoy en día, estas células solares pueden mantener altas eficiencias de conversión incluso cuando se contorsionan en diferentes formas.

"Si una unidad fotovoltaica orgánica altamente eficiente y flexible pudiera integrarse con un sistema de gestión térmica adecuado, entonces se podría lograr una ropa robusta, autosostenible y termorreguladora", predicen Huang y Li.

Módulo electrocalórico flexible

En su estudio, Wang y sus colegas construyeron una pequeña pieza de material portátil integrando una célula solar flexible en un módulo electrocalórico flexible. Este último es un dispositivo que sufre cambios de temperatura reversibles en respuesta a los campos eléctricos aplicados.

Cuando se colocaba a la luz del sol, la célula solar recolectaba energía más que suficiente para que el módulo electrocalórico enfriara la piel del usuario hasta 10 grados en climas cálidos. Cualquier exceso de energía se puede almacenar en una pequeña batería separada. En la oscuridad, el dispositivo se puede cambiar al modo de calentamiento y la energía almacenada se puede utilizar para calentar la piel del usuario hasta tres grados. En total, el dispositivo puede lograr la termorregulación durante un período de 24 horas.

El tejido energéticamente eficiente ayuda a los usuarios a combatir las olas de calor y frío.

"Con su excelente rendimiento de gestión térmica, fácil cambio de dirección de gestión térmica y control óptimo de la temperatura, el equipo de Wang ha demostrado ropa que permite al cuerpo humano adaptarse a los cambios en la temperatura ambiente", dicen Huang y Li.

Al integrar esta tecnología en telas portátiles, el equipo de Wang espera que su innovación pueda conducir a una nueva generación de ropa práctica alimentada por energía solar que ayude a los usuarios a adaptarse a entornos complejos y desafiantes.

Con su termorregulación activa, el dispositivo podría permitir a sus usuarios soportar desiertos abrasadores, regiones polares gélidas y muchos climas con rápidos cambios de temperatura. Incluso podría adaptarse para su uso en el espacio exterior, donde las temperaturas se vuelven extremadamente altas bajo la luz solar directa, pero caen en picado a la sombra.

"Más allá de la ropa, estos dispositivos podrían aplicarse a vehículos y edificios", añaden Huang y Li. "Es posible imaginar un futuro de gestión térmica en todo tipo de clima que no esté limitado por un suministro de energía y donde la energía extra recolectada podría incluso alimentar dispositivos electrónicos en condiciones especiales".

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