Soldrivet tyg svalkar på dagen och värmer på natten – Physics World

Forskare i Kina har avslöjat ett nytt koncept för soldrivna kläder som kan reglera bärarens kroppstemperatur. Skapad av Ziyuan Wang och kollegor på Nankai University, designen kombinerar elektrokaloriska enheter med toppmoderna flexibla solceller. Teamet beskriver sitt tillvägagångssätt i ett papper i Vetenskap.

Termoreglerande kläder syftar till att hålla kroppen på en säker och behaglig temperatur i en mängd olika miljöer. I stora drag delas den in i två kategorier, passiv och aktiv. Passiv termoreglering använder material som utnyttjar effekter inklusive absorption, strålning och den latenta värmen från fasövergångar för att hålla sina bärare bekväma.

En viktig fördel med ett passivt tillvägagångssätt är att en extern strömkälla inte behövs. Passiv termoreglering går dock normalt åt ena hållet med plagg som antingen har en kylande eller värmande effekt – men inte båda.

Energiutmaning

Dubbelriktad termoreglering uppnås vanligtvis med användning av aktiva material som använder mekanismer såsom kylvätskecirkulation och vätskekanaler för att uppnå snabb uppvärmning och kylning. Dessa system drivs vanligtvis av batterier, som ökar vikten och måste laddas om. I princip skulle de dock också kunna drivas genom att hämta energi från solen – men detta har visat sig vara en betydande designutmaning.

"På grund av deras höga energiförbrukning är det svårt för aktiva system att upprätthålla kontinuerlig värmereglering av människokroppen under lång tid genom bärbara, hållbara energiskördande enheter," Xingyi Huang och Pengli Li på Shanghai Jiao Tong University skriv i a kommentarsartikel in Vetenskap som medföljer Wangs papper.

För att ta itu med denna utmaning, drog Wangs team från de senaste framstegen inom flexibla organiska solceller. Idag kan dessa solceller bibehålla hög omvandlingseffektivitet även när de förvrängs till olika former.

"Om en så mycket effektiv och flexibel organisk solcellsenhet kunde integreras med ett korrekt värmeledningssystem, skulle robusta, självförsörjande och termoreglerande kläder kunna uppnås," förutspår Huang och Li.

Flexibel elektrokalorimodul

I sin studie byggde Wang och kollegor upp en liten bit av bärbart material genom att integrera en flexibel solcell på en flexibel elektrokalorimodul. Den senare är en enhet som genomgår reversibla temperaturförändringar som svar på pålagda elektriska fält.

När den placerades i solljus skördade solcellen mer än tillräckligt med energi för att elektrokalorimodulen skulle kyla en bärares hud med upp till 10 grader i varmt väder. All överskottsenergi kan lagras i ett litet separat batteri. I mörker kan enheten växlas till uppvärmningsläge och den lagrade energin användas för att värma bärarens hud med så mycket som tre grader. Sammantaget kan enheten uppnå termoreglering under en 24-timmarsperiod.

Energieffektivt tyg hjälper bärare att slå värmeböljor och köldknäppar

"Med sin utmärkta termiska hanteringsprestanda, enkla växling av värmeledningsriktningen och optimal temperaturkontroll har Wangs team visat kläder som gör att människokroppen kan anpassa sig till förändringar i omgivningstemperaturen", säger Huang och Li.

Genom att integrera denna teknologi i bärbara tyger hoppas Wangs team att deras innovation kan leda till en ny generation av praktiska, soldrivna kläder som hjälper bärare att anpassa sig till komplexa och utmanande miljöer.

Med sin aktiva termoreglering kan enheten tillåta bärare att uthärda brännande öknar, kyliga polarområden och många klimat med snabba temperatursvängningar. Den skulle till och med kunna anpassas för användning i yttre rymden, där temperaturen blir extremt varma i direkt solljus, men sjunker i skuggan.

"Utöver kläder kan sådana anordningar appliceras på fordon och byggnader," tillägger Huang och Li. "Det är möjligt att föreställa sig en framtid med allvädersvärmehantering som inte är begränsad av en energiförsörjning och där extra insamlad energi till och med kan driva elektroniska enheter under speciella förhållanden."

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/