Il tessuto a energia solare si raffredda di giorno e si riscalda di notte – Physics World

Alcuni ricercatori cinesi hanno svelato un nuovo concetto di abbigliamento alimentato a energia solare in grado di regolare la temperatura corporea di chi lo indossa. Creato da Ziyuan Wang e colleghi di Università di Nankai, il progetto combina dispositivi elettrocalorici con celle solari flessibili all'avanguardia. Il team descrive il proprio approccio in un articolo in Scienze.

L'abbigliamento termoregolante mira a mantenere il corpo a una temperatura sicura e confortevole in un'ampia gamma di ambienti. In generale, rientra in due categorie, passivo e attivo. La termoregolazione passiva utilizza materiali che sfruttano effetti tra cui l'assorbimento, la radiazione e il calore latente delle transizioni di fase per mantenere a proprio agio chi li indossa.

Un vantaggio chiave di un approccio passivo è che non è necessaria una fonte di alimentazione esterna. Tuttavia, la termoregolazione passiva normalmente va in una direzione e gli indumenti hanno un effetto rinfrescante o riscaldante, ma non entrambi.

Sfida energetica

La termoregolazione bidirezionale viene solitamente ottenuta utilizzando materiali attivi che impiegano meccanismi come la circolazione del refrigerante e canali fluidici per ottenere un riscaldamento e un raffreddamento rapidi. Questi sistemi sono solitamente alimentati da batterie, che aggiungono peso e devono essere ricaricate. In linea di principio, tuttavia, potrebbero anche essere alimentati raccogliendo energia dal Sole, ma questa si è rivelata una sfida progettuale significativa.

“A causa del loro elevato consumo di energia, è difficile per i sistemi attivi mantenere a lungo la termoregolazione continua del corpo umano attraverso dispositivi portatili e sostenibili per la raccolta di energia”, Xingyi Huang e Pengli Li di Università Jiao Tong di Shanghai scrivere in a articolo di commento in Scienze che accompagna l’articolo di Wang.

Per affrontare questa sfida, il team di Wang ha attinto agli ultimi progressi nel campo del fotovoltaico organico flessibile. Oggi, queste celle solari possono mantenere elevate efficienze di conversione anche se contorte in forme diverse.

“Se un’unità fotovoltaica organica così altamente efficiente e flessibile potesse essere integrata con un adeguato sistema di gestione termica, allora si potrebbero ottenere indumenti robusti, autosufficienti e termoregolanti”, prevedono Huang e Li.

Modulo elettrocalorico flessibile

Nel loro studio, Wang e colleghi hanno costruito un piccolo pezzo di materiale indossabile integrando una cella solare flessibile su un modulo elettrocalorico flessibile. Quest'ultimo è un dispositivo che subisce variazioni di temperatura reversibili in risposta ai campi elettrici applicati.

Quando viene esposta alla luce del sole, la cella solare raccoglie energia più che sufficiente affinché il modulo elettrocalorico possa raffreddare la pelle di chi la indossa fino a 10 gradi nella stagione calda. L'eventuale energia in eccesso può essere immagazzinata in una piccola batteria separata. Al buio, il dispositivo può essere commutato in modalità riscaldamento e l’energia immagazzinata può essere utilizzata per riscaldare la pelle di chi lo indossa fino a tre gradi. Complessivamente, il dispositivo può raggiungere la termoregolazione durante un periodo di 24 ore.

Il tessuto ad alta efficienza energetica aiuta chi lo indossa a combattere le ondate di caldo e le ondate di freddo

“Con le sue eccellenti prestazioni di gestione termica, il facile cambio della direzione di gestione termica e il controllo ottimale della temperatura, il team di Wang ha dimostrato indumenti che consentono al corpo umano di adattarsi ai cambiamenti della temperatura ambiente”, affermano Huang e Li.

Integrando questa tecnologia nei tessuti indossabili, il team di Wang spera che la loro innovazione possa portare a una nuova generazione di indumenti pratici, alimentati a energia solare, che aiutino chi li indossa ad adattarsi ad ambienti complessi e stimolanti.

Con la sua termoregolazione attiva, il dispositivo potrebbe consentire a chi lo indossa di sopportare deserti torridi, regioni polari gelide e molti climi con rapidi sbalzi di temperatura. Potrebbe anche essere adattato per l’uso nello spazio, dove le temperature diventano estremamente calde alla luce diretta del sole, ma precipitano all’ombra.

“Oltre all’abbigliamento, tali dispositivi potrebbero essere applicati a veicoli ed edifici”, aggiungono Huang e Li. “È possibile immaginare un futuro di gestione termica per tutte le stagioni che non sia limitato da una fornitura di energia e in cui l’energia extra raccolta potrebbe persino alimentare dispositivi elettronici in condizioni speciali”.

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