شنل تشعشعی اجسام را گرم و خنک نگه می دارد - دنیای فیزیک

یک روپوش حرارتی که می تواند اشیاء را در هوای گرم خنک کند و در هوای سرد آنها را گرم نگه دارد توسط محققان چینی ساخته شده است. کهنگ کوی در دانشگاه جیائو تونگ شانگهای و همکارانش می گویند که فناوری جدید آنها روشی امیدوارکننده برای تنظیم دما بدون ورودی انرژی ارائه می دهد.

گرمایش و سرمایش ساختمان ها حدود 20 درصد از مصرف انرژی جهانی را تشکیل می دهد. همانطور که تغییرات آب و هوایی فراوانی و شدت آب و هوای شدید را تشدید می‌کند، سیستم‌های کنترل دما در دهه‌های آینده گسترش بیشتری خواهند یافت.

در نتیجه، محققان مشتاق ایجاد فناوری‌های کم‌هزینه و کربن خنثی هستند که می‌توانند دما را به صورت غیرفعال تنظیم کنند، بدون اینکه از منبع تغذیه استفاده کنند.

کار کردن به هر دو صورت

یک چالش مهم در ایجاد چنین سیستم هایی این است که مواد تنظیم کننده حرارت معمولی نمی توانند رفتار تابشی خود را به طور خودکار تغییر دهند. به عنوان مثال، برخی از مواد خنک کننده تابش خورشیدی را منعکس می کنند، در حالی که تابش مادون قرمز میانی را در "پنجره شفافیت" منتشر می کنند. این پنجره بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که در آن تابش توسط اتمسفر منعکس یا جذب نمی شود و این انتشار یک اثر خنک کننده خواهد داشت. با این حال، این مواد در دماهای سرد نیز تشعشع می کنند و گرمای گرانبها را دور می اندازند.

در حال حاضر، Cui و همکارانش یک "شنل حرارتی جانوس" (JTC) ایجاد کرده‌اند که دما را در تمام دمای محیط تنظیم می‌کند. کوی توضیح می‌دهد: «این شنل از یک متافابریک فونونیک تمام سرامیکی، خنک‌کننده تشعشعی که رو به آسمان است، و یک فویل بازیافت فوتون رو به داخل تشکیل شده است».

تیم این مواد را به دلیل استحکام و پایداری بالا، هزینه کم و مقاومت عالی در برابر آتش و خوردگی انتخاب کردند. در نتیجه، آنها می گویند که ساخت این شنل آسان است و در برابر محیط های خشن در فضای باز مقاوم است.

فویل داخلی JTC که از یک آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است، رسانایی حرارتی بالایی دارد، اما تقریباً کاملاً منعکس کننده تابش در کل طیف مادون قرمز است - گرما را در داخل به دام می‌اندازد. محققان می گویند که بسته به در دسترس بودن مواد، می توان از موادی از جمله سرامیک، مس و فولاد ضد زنگ نیز استفاده کرد.

مواد هایپربولیک

متافبریک رو به آسمان JTC شامل یک داربست بافته شده از الیاف سیلیکا بافته شده است که به کریستال نیترید بور شش ضلعی دو بعدی متصل شده است. این یک ماده "هذلولی" ایجاد می کند که پاسخ آن به امواج الکترومغناطیسی فرود به زاویه رویکرد آنها بستگی دارد.

بر خلاف فویل زیر، متافابریک رسانایی حرارتی بسیار پایینی دارد، اما به شدت به تابش خورشیدی منعکس می‌شود - محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک را پوشش می‌دهد. این به دلیل فعل و انفعالات ماده نور در داخل متافابریک است که باعث می شود تابش مادون قرمز میانی در اطراف محورهای الیاف سیلیسی آن پراکنده شود. در پنجره شفافیت، متافبریک تقریباً تمام تشعشعات جذب شده را بدون انتقال به فویل بازتاب می‌کند.

در نتیجه، گرمای درون جسم پوشیده شده تمایل به حفظ شدن دارد، اما تشعشعات محیطی تمایلی به گرم کردن جسم ندارند.

سیستم خنک کننده الاستوکالری جدید برای استفاده تجاری نویدبخش است

تیم Cui JTC را روی خودروهای الکتریکی پارک شده در خیابان‌های شانگهای آزمایش کردند و دمای کابین آن‌ها را با خودروهای بدون سرپوش مقایسه کردند. در این آزمایش، خودروهای سرپوشیده در روزهای گرم تابستان حدود 8 درجه سانتی گراد خنک تر از خودروهای بدون پوشش و در شب های سرد زمستان 6.8 درجه سانتی گراد خنک تر باقی ماندند.

کوی توضیح می‌دهد: «این اولین باری است که می‌توانیم در طول شب‌های زمستان به دمای بالاتر از دمای محیط نزدیک به ۷ درجه سانتی‌گراد دست پیدا کنیم». "این برای ما نیز به نوعی تعجب آور است - هیچ ورودی انرژی یا نور خورشید وجود ندارد و ما هنوز هم می توانیم گرم شویم." این تنظیم غیرفعال به ویژه برای خودروهای الکتریکی مهم است، زیرا باتری‌ها و اجزای الکتریکی آن‌ها نمی‌توانند به راحتی در برابر نوسانات شدید دما مقاومت کنند.

برای Cui و همکاران، گام‌های بعدی ارتقای طراحی آنها خواهد بود - که احتمالاً منجر به طیف متنوعی از برنامه‌های کاربردی هیجان‌انگیز می‌شود. او ادامه می‌دهد: «روپوش حرارتی قابل اعتماد، واقعاً غیرفعال است و شامل تغییر فاز یا قطعات متحرک نمی‌شود». این امر، استفاده از آن را در کاربردهای دنیای واقعی در ساختمان‌ها، وسایل نقلیه و حتی محیط‌های فرازمینی امیدوارکننده می‌کند.»

تحقیق در شرح داده شده است دستگاه.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/radiative-cloak-keeps-objects-warm-and-cool/