रेडियेटिव लबादा वस्तुओं को गर्म और ठंडा रखता है - भौतिकी विश्व

रेडियेटिव लबादा वस्तुओं को गर्म और ठंडा रखता है - भौतिकी विश्व

टाइम स्टैम्प: 3 अगस्त, 2023 सुबह 3:07 बजे

कार पर थर्मल लबादा
गर्म और ठंडा: जानूस थर्मल क्लोक का उपयोग इलेक्ट्रिक कार को गर्मियों में ठंडा और सर्दियों में गर्म रखने के लिए किया गया है। (सौजन्य: हुआक्सू क़ियाओ)

चीन में शोधकर्ताओं द्वारा एक थर्मल लबादा विकसित किया गया है जो गर्म मौसम में वस्तुओं को विकिरण द्वारा ठंडा कर सकता है और ठंड में उन्हें गर्म रख सकता है। केहांग कुई शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय और उनके सहयोगियों का कहना है कि उनकी नई तकनीक ऊर्जा के इनपुट के बिना तापमान को नियंत्रित करने का एक आशाजनक तरीका प्रदान करती है।

वैश्विक ऊर्जा खपत में इमारतों को गर्म करने और ठंडा करने का योगदान लगभग 20% है। जैसे-जैसे जलवायु परिवर्तन चरम मौसम की आवृत्ति और गंभीरता को बढ़ाता है, आने वाले दशकों में तापमान-नियंत्रण प्रणालियों को और अधिक विस्तारित किया जाएगा।

नतीजतन, शोधकर्ता कम लागत वाली, कार्बन-तटस्थ प्रौद्योगिकियां बनाने के इच्छुक हैं जो बिजली की आपूर्ति के बिना, निष्क्रिय रूप से तापमान को नियंत्रित कर सकती हैं।

दोनों तरह से काम करना

ऐसी प्रणालियों को बनाने में एक महत्वपूर्ण चुनौती यह है कि पारंपरिक ताप-विनियमन सामग्री अपने विकिरण व्यवहार को स्वचालित रूप से बदल नहीं सकती है। उदाहरण के लिए, कुछ शीतलन सामग्री सौर विकिरण को प्रतिबिंबित करती है, जबकि "पारदर्शिता विंडो" में मध्य-अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करती है। यह विंडो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का हिस्सा है जहां विकिरण वायुमंडल द्वारा परावर्तित या अवशोषित नहीं होता है और इस उत्सर्जन का शीतलन प्रभाव होगा। हालाँकि, ये सामग्रियाँ ठंडे तापमान में भी विकिरण उत्सर्जित करेंगी, जिससे कीमती गर्मी नष्ट हो जाएगी।

अब, कुई और सहकर्मियों ने एक नया "जेनस थर्मल क्लोक" (जेटीसी) बनाया है, जो सभी परिवेश के तापमान पर तापमान को नियंत्रित करता है। कुई बताते हैं, "लबादा आकाश की ओर एक पूर्ण-सिरेमिक, विकिरण-शीतलन ध्वन्यात्मक मेटाफैब्रिक और अंदर की ओर एक फोटॉन-रीसाइक्लिंग फ़ॉइल से बना है।"

टीम ने इन सामग्रियों को उनकी उच्च शक्ति और स्थिरता, कम लागत और आग और संक्षारण के उत्कृष्ट प्रतिरोध के लिए चुना। नतीजतन, वे कहते हैं कि लबादा का निर्माण करना आसान है, और कठोर बाहरी वातावरण के खिलाफ लचीला है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु से निर्मित, जेटीसी की आंतरिक पन्नी में उच्च तापीय चालकता होती है, लेकिन यह पूरे अवरक्त स्पेक्ट्रम में विकिरण के लिए लगभग पूरी तरह से प्रतिबिंबित होती है - गर्मी को अंदर ही रोक लेती है। शोधकर्ताओं का कहना है कि सामग्री की उपलब्धता के आधार पर सिरेमिक, तांबा और स्टेनलेस स्टील सहित सामग्रियों का भी उपयोग किया जा सकता है।

अतिशयोक्तिपूर्ण सामग्री

जेटीसी के आकाश-मुखी मेटाफैब्रिक में ब्रेडेड सिलिका फाइबर से बुना हुआ एक मचान शामिल है जो 2 डी हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड क्रिस्टल से जुड़ा हुआ है। यह एक "हाइपरबोलिक" सामग्री बनाता है, जिसकी आपतित विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रति प्रतिक्रिया उनके दृष्टिकोण के कोण पर निर्भर करती है।

नीचे की पन्नी के विपरीत, मेटाफ़ैब्रिक में बेहद कम तापीय चालकता होती है, लेकिन यह सौर विकिरण के लिए अत्यधिक परावर्तक होता है - दृश्य और निकट-अवरक्त रेंज को कवर करता है। यह मेटाफैब्रिक के अंदर प्रकाश-पदार्थ की परस्पर क्रिया के कारण होता है, जिसके कारण मध्य-अवरक्त विकिरण इसके सिलिका फाइबर की धुरी के चारों ओर बिखर जाता है। पारदर्शिता विंडो में, मेटाफैब्रिक अपने द्वारा अवशोषित किए गए लगभग सभी विकिरण को फ़ॉइल में स्थानांतरित किए बिना, पुनः उत्सर्जित करता है।

परिणामस्वरूप, ढकी हुई वस्तु के भीतर गर्मी बरकरार रहती है लेकिन पर्यावरण से निकलने वाला विकिरण वस्तु को गर्म नहीं करता है।

कुई की टीम ने शंघाई की सड़कों पर खड़ी इलेक्ट्रिक कारों पर जेटीसी का परीक्षण किया और उनके केबिन के तापमान की तुलना बिना ढके कारों से की। प्रयोग में, गर्मी के दिनों में ढकी हुई कारें खुली कारों की तुलना में लगभग 8°C अधिक ठंडी रहीं, और ठंडी सर्दियों की रातों में 6.8°C अधिक गर्म रहीं।

कुई बताते हैं, "यह पहली बार है कि हम सर्दियों की रातों के दौरान परिवेश के तापमान से लगभग 7 डिग्री सेल्सियस अधिक तापमान प्राप्त कर सके।" "यह भी हमारे लिए आश्चर्य की बात है - कोई ऊर्जा इनपुट या धूप नहीं है और हम अभी भी गर्मी प्राप्त कर सकते हैं।" यह निष्क्रिय विनियमन इलेक्ट्रिक कारों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि उनकी बैटरी और विद्युत घटक तापमान में अत्यधिक उतार-चढ़ाव का आसानी से सामना नहीं कर सकते हैं।

कुई और सहकर्मियों के लिए, अगला कदम उनके डिज़ाइन को उन्नत करना होगा - संभवतः रोमांचक व्यावहारिक अनुप्रयोगों की एक विविध श्रृंखला के लिए अग्रणी। "थर्मल लबादा विश्वसनीय है, वास्तव में निष्क्रिय है, और इसमें चरण परिवर्तन या चलती भागों को शामिल नहीं किया गया है," वह आगे कहते हैं। "यह इसे इमारतों, वाहनों और यहां तक ​​कि अतिरिक्त-स्थलीय वातावरणों में वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए आशाजनक बनाता है।"

में अनुसंधान वर्णित है युक्ति.

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