Tecido movido a energia solar esfria durante o dia e aquece à noite – Physics World

Pesquisadores na China revelaram um novo conceito de roupas movidas a energia solar que pode regular a temperatura corporal de quem as veste. Criado por Ziyuan Wang e colegas da Universidade de Nankai, o design combina dispositivos eletrocalóricos com células solares flexíveis de última geração. A equipe descreve sua abordagem em um artigo em Ciência.

As roupas termorreguladoras visam manter o corpo a uma temperatura segura e confortável em uma ampla variedade de ambientes. Em termos gerais, cai em duas categorias, passivo e ativo. A termorregulação passiva utiliza materiais que exploram efeitos como absorção, radiação e calor latente das transições de fase para manter os usuários confortáveis.

Uma das principais vantagens de uma abordagem passiva é que não é necessária uma fonte de energia externa. No entanto, a termorregulação passiva normalmente segue uma direção, com as roupas tendo um efeito de resfriamento ou de aquecimento – mas não ambos.

Desafio energético

A termorregulação bidirecional é geralmente obtida usando materiais ativos que empregam mecanismos como circulação de refrigerante e canais fluídicos para obter aquecimento e resfriamento rápidos. Esses sistemas geralmente são alimentados por baterias, que acrescentam peso e devem ser recarregadas. Em princípio, no entanto, também poderiam ser alimentados através da recolha de energia do Sol – mas isto provou ser um desafio de design significativo.

“Devido ao seu alto consumo de energia, é difícil para os sistemas ativos manterem a termorregulação contínua do corpo humano por um longo tempo através de dispositivos portáteis e sustentáveis ​​de coleta de energia”, Xingyi Huang e Pengli Li em Universidade Jiao Tong de Xangai escreva em um artigo de comentário in Ciência que acompanha o artigo de Wang.

Para enfrentar este desafio, a equipe de Wang baseou-se nos últimos avanços em energia fotovoltaica orgânica flexível. Hoje, essas células solares podem manter altas eficiências de conversão mesmo quando contorcidas em formatos diferentes.

“Se uma unidade fotovoltaica orgânica altamente eficiente e flexível pudesse ser integrada a um sistema de gerenciamento térmico adequado, então roupas robustas, autossustentáveis ​​e termorreguladoras poderiam ser alcançadas”, prevêem Huang e Li.

Módulo eletrocalórico flexível

Em seu estudo, Wang e colegas construíram um pequeno pedaço de material vestível integrando uma célula solar flexível em um módulo eletrocalórico flexível. Este último é um dispositivo que sofre alterações reversíveis de temperatura em resposta aos campos elétricos aplicados.

Quando colocada sob a luz solar, a célula solar coletou energia mais que suficiente para o módulo eletrocalórico resfriar a pele do usuário em até 10 graus em clima quente. Qualquer excesso de energia pode ser armazenado em uma pequena bateria separada. No escuro, o dispositivo pode ser colocado no modo de aquecimento e a energia armazenada pode ser usada para aquecer a pele do usuário em até três graus. Ao todo, o dispositivo pode atingir a termorregulação durante um período de 24 horas.

Tecido com eficiência energética ajuda os usuários a vencer ondas de calor e ondas de frio

“Com seu excelente desempenho de gerenciamento térmico, fácil mudança de direção de gerenciamento térmico e controle ideal de temperatura, a equipe de Wang demonstrou roupas que permitem que o corpo humano se adapte às mudanças na temperatura ambiente”, afirmam Huang e Li.

Ao integrar esta tecnologia em tecidos vestíveis, a equipe de Wang espera que sua inovação possa levar a uma nova geração de roupas práticas movidas a energia solar que ajudem os usuários a se adaptarem a ambientes complexos e desafiadores.

Com a sua termorregulação ativa, o dispositivo poderá permitir aos utilizadores suportar desertos escaldantes, regiões polares geladas e muitos climas com rápidas oscilações de temperatura. Poderia até ser adaptado para uso no espaço sideral, onde as temperaturas ficam extremamente altas sob a luz solar direta, mas despencam na sombra.

“Além das roupas, esses dispositivos poderiam ser aplicados em veículos e edifícios”, acrescentam Huang e Li. “É possível imaginar um futuro de gestão térmica em todas as condições meteorológicas que não seja limitado por um fornecimento de energia e onde a energia extra recolhida possa até alimentar dispositivos eletrónicos em condições especiais.”

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