Tkanina na sončno energijo hladi podnevi in ​​greje ponoči – svet fizike

Raziskovalci na Kitajskem so razkrili nov koncept za oblačila na sončno energijo, ki lahko uravnavajo telesno temperaturo svojega uporabnika. Ustvaril Ziyuan Wang s sodelavci pri Univerza Nankai, zasnova združuje elektrokalorične naprave z najsodobnejšimi upogljivimi sončnimi celicami. Ekipa opisuje svoj pristop v dokumentu v Znanost.

Namen termoregulacijskih oblačil je ohranjati telo na varni in udobni temperaturi v najrazličnejših okoljih. Na splošno spada v dve kategoriji, pasivno in aktivno. Pasivna termoregulacija uporablja materiale, ki izkoriščajo učinke, vključno z absorpcijo, sevanjem in latentno toploto faznih prehodov, da zagotovijo udobje svojim uporabnikom.

Ključna prednost pasivnega pristopa je, da zunanji vir energije ni potreben. Vendar pa gre pasivna termoregulacija običajno v eno smer, pri čemer imajo oblačila hladilni ali grelni učinek – vendar ne obojega.

Energetski izziv

Dvosmerna termoregulacija se običajno doseže z uporabo aktivnih materialov, ki uporabljajo mehanizme, kot so kroženje hladilne tekočine in fluidni kanali, za doseganje hitrega segrevanja in hlajenja. Te sisteme običajno poganjajo baterije, ki dodajajo težo in jih je treba ponovno napolniti. Načeloma pa bi jih lahko napajali tudi z pridobivanjem energije iz sonca – vendar se je to izkazalo za velik oblikovalski izziv.

"Zaradi njihove visoke porabe energije je za aktivne sisteme težko vzdrževati neprekinjeno termoregulacijo človeškega telesa za dolgo časa s prenosnimi, trajnostnimi napravami za pridobivanje energije," Xingyi Huang in Pengli Li na Univerza Jiao Tong v Šanghaju napiši v a komentarski članek in Znanost ki spremlja Wangov dokument.

Da bi se spopadla s tem izzivom, je Wangova ekipa črpala iz najnovejšega napredka na področju prilagodljive organske fotovoltaike. Danes lahko te sončne celice ohranijo visoko učinkovitost pretvorbe, tudi če so zvite v različne oblike.

»Če bi tako zelo učinkovito in prilagodljivo organsko fotonapetostno enoto lahko integrirali z ustreznim sistemom za upravljanje toplote, potem bi lahko dosegli robustna, samozadostna in termoregulirajoča oblačila,« napovedujeta Huang in Li.

Prilagodljiv elektrokalorični modul

V svoji študiji so Wang in sodelavci izdelali majhen kos nosljivega materiala z integracijo prilagodljive sončne celice na prilagodljiv elektrokalorični modul. Slednji je naprava, ki je podvržena reverzibilnim temperaturnim spremembam kot odziv na uporabljena električna polja.

Ko je sončna celica postavljena na sončno svetlobo, je pridobila več kot dovolj energije, da je elektrokalorični modul v vročem vremenu ohladil kožo uporabnika za do 10 stopinj. Morebitno odvečno energijo lahko shranite v majhno ločeno baterijo. V temi lahko napravo preklopite v način ogrevanja in shranjeno energijo uporabite za segrevanje kože uporabnika za kar tri stopinje. Skupaj lahko naprava  doseže termoregulacijo v celotnem 24-urnem obdobju.

Energijsko učinkovita tkanina uporabnikom pomaga premagati vročinske valove in mraze

"Z odlično zmogljivostjo toplotnega upravljanja, enostavnim preklapljanjem smeri toplotnega upravljanja in optimalnim nadzorom temperature je Wangova ekipa pokazala oblačila, ki človeškemu telesu omogočajo prilagajanje spremembam temperature okolja," pravita Huang in Li.

Z integracijo te tehnologije v nosljive tkanine Wangova ekipa upa, da bi njihova inovacija lahko vodila do nove generacije praktičnih oblačil na sončno energijo, ki uporabnikom pomagajo pri prilagajanju na kompleksna in zahtevna okolja.

S svojo aktivno termoregulacijo bi lahko naprava uporabnikom omogočila prenašanje žgočih puščav, mrzlih polarnih regij in številnih podnebij s hitrimi nihanji temperature. Lahko bi ga celo prilagodili za uporabo v vesolju, kjer temperature postanejo izjemno visoke na neposredni sončni svetlobi, vendar padejo v senci.

"Poleg oblačil bi lahko takšne naprave uporabili za vozila in zgradbe," dodajata Huang in Li. "Mogoče si je predstavljati prihodnost upravljanja toplote v vseh vremenskih razmerah, ki ni omejena z oskrbo z energijo in kjer bi dodatna zbrana energija lahko celo napajala elektronske naprave pod posebnimi pogoji."

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/