Güneş Enerjili 'Akıllı' Giysiler Vücudunuzu Hızla Isıtabilir veya Soğutabilir

Korkunç bir vücut ısısı kontrolüm var. Dışarısı cızırdayan sıcakta kafamı dondurucuya soktum. Hava nemli ve soğuk olduğunda ellerimdeki kan damarları spazm yapıyor. “Ateşliyim; şimdi üşüdüm” ailemde yaygın bir şakadır.

Ama ben şanslıyım: Soğukkanlı hayvanlarla karşılaştırıldığında biz insanlar, vücudumuzu çeşitli sıcaklıklarda uğultu halinde tutmak için sayısız yola sahibiz. Üşüdüğümüzde titriyoruz ve ısıdan korunmak için ter döküyoruz. Aşırı sıcak veya soğukta mücadele ettiğimizde gardırobumuzu değiştirecek beynimiz var.

Kulağa çok açık geliyor ama giyim, dünyamızın en uzak noktalarını nispeten rahat ve güvenli bir şekilde keşfetmemize olanak sağladı. Ancak en teknik giysilerin bile (kendiliğinden ısınan yelekler, Gore-Tex katmanları veya yerleşik buz torbalı takım elbiselerin) kendi sınırları vardır. Çoğu, vücudu ya ısıtabilir ya da soğutabilir (ancak ikisini birden yapamaz) ya da harici bir güç kaynağı ya da büyük bir pil paketi gerektirir.

Bu giysiler, sıcaklıkların kavurucu sıcaklıktan donma noktasının altına kadar şiddetli bir şekilde değişebildiği çölde veya yüksek rakımlı bölgelerde bocalıyor. Ve Dünya'nın ötesine geçtikçe, vücut ısısını kontrol eden hafif bir elbise, daha uzun uzay yürüyüşlerini daha inandırıcı ve keyifli hale getirebilir.

Bu hafta Nankai Üniversitesi'nden bilim adamları doğru bir adım attı Sadece güneş enerjisini kullanarak vücut ısısını hızla ayarlayan akıllı giysiler. Ekip, ısıyı depolamak ve aktarmak için güneş ışığını yakalayan esnek bir malzeme tasarladı. Gün boyunca yama ciltteki ısıyı uzaklaştırır ve fazla enerjiyi depolar. Geceleri hava serin olduğunda, cildi rahat edecek seviyelere ısıtmak için bu enerji önbelleğini serbest bırakır.

Ünite güneş enerjisiyle çalıştığı için pil takımı olmadan cilt sıcaklığını koruyabilir. Yama ayrıca soğutma ve ısıtma modları arasında otomatik geçiş yaparak ortam sıcaklığı değişimlerine hızla uyum sağlayabilir.

Bir testte ekip yamayı bir gönüllünün eline yerleştirdi ve cildini sadece saniyeler içinde yüzde dokuzun üzerinde soğuttu. Yama, donmadan Ölüm Vadisi seviyesindeki ısıya kadar geniş bir sıcaklık aralığına maruz kaldığında cildin rahat kalmasını sağlayabilir.

Ekip, tamamen malzemeden yapılmış kıyafetler tasarlamak yerine, bunun günlük modaya veya uzay kıyafetlerine stratejik olarak dokunabileceğini öngörüyor; gövde ve sırt bölgelerinde daha büyük yamalar ve omuzlara, kolların üst kısmına ve uylukların ön kısmına göre tasarlanmış daha küçük yamalar var. . Tüm vücudu kaplamasa bile yamaların ısı depolama ve aktarma konusundaki yüksek verimliliği, birkaç saat güneş ışığı olduğu sürece kullanıcıların gün boyu rahat etmesini sağlayabilir.

Cihaz, "insanın zorlu ortamlara uyumunu genişletmek" için "birçok olasılığın önünü açıyor" yazdı Dr. Araştırmada yer almayan Şanghay Jiao Tong Üniversitesi'nden Xingyi Huang ve Peng Li.

Bilim Kurgu Modası

Dışarıda kar yağışını izlerken ısıtılmış bir battaniyenin altında yuva yapmak çok zor. Tam tersine, hediye paketini kovalamak için soğuk kış havasına koşmak tam bir kabus; özellikle de pijama ve terlik giyerken.

Vücudumuz aşırı sıcaklıklara dayanıklı değildir. Düşünmemizi, hissetmemizi, nefes almamızı ve sindirmemizi sağlayan biyolojik süreçlerin tümü, küçük bir ortam sıcaklığı aralığında en iyi şekilde çalışan proteinlere bağlıdır. "Termal konfor bölgesi" olarak adlandırılan bu bölge kabaca 71 ila 82 Fahrenheit (veya 22 ila 28 santigrat derece) arasındadır. Bu aralığın dışındaki sıcaklıklar, iç sıcaklığımızı kontrol altında tutmak için vücudun terlemesine veya titremesine neden olur. Ancak bu biyolojik mekanizmalar aşırı sıcak veya soğukta başarısızlığa uğrar ve sıcak çarpması, donma ve hatta ölümle sonuçlanır.

Giysiler cilt sıcaklığını pasif ve aktif olarak düzenleyerek termal konfor bölgesini genişletebilir. Pasif seçenekler bir güç kaynağına ihtiyaç duymaz. Bazıları, el ısıtıcı paketler gibi, ısı üretmek ve serbest bırakmak için kimyasal reaksiyonlar kullanır. Diğerleri ise giyen kişiyi serinletmek için ısıyı çevreye dağıtır veya vücut ısısını cilde geri yansıtarak onu sıcak tutar. Kabarık ceketler, serinletici boyun tozlukları veya teri emen kumaşlar bu kategoriye girer.

Aktif malzemeler, talep üzerine malzemenin sıcaklığını hızla değiştirmek için harici bir güç kaynağı kullanır. Ancak yüksek enerji tüketimi, özellikle kullanıcı hareket halindeyken gün boyu sıcaklığın korunmasını zorlaştırıyor.

Güneş-Termal Aşınma

Yeni çalışma, doğal bir enerji kaynağı olan güneşi kullanarak aktif materyallerin seviyesini yükseltti.

Esnek malzeme açık yüzlü bir sandviç gibidir. Üstte, güneş ışığını hızla elektrik enerjisine dönüştüren esnek bir güneş paneli ve fazla gücü yakalamak için bir depolama modülü bulunuyor. Alttaki, cilde bakan taraf elektrokalorik bir cihazdır; elektriğe maruz kaldığında özelliklerini hızla değiştiren ince bir filmdir. Elektrik kesintisi göz önüne alındığında, bu katman ısıyı emer ve ortam sıcaklığını düşürür. Elektrik alanının kapatılması işlemi tersine çevirir ve cihaz ısıyı cilde aktarır.

Cihaz, ısıtma ve soğutma döngüleri arasında hızlı bir şekilde geçiş yapabiliyor ve önceki sert versiyonların aksine, malzeme bükülebiliyor ve bir yara bandı gibi insan cildinin şeklini alabiliyor.

Bir testte ekip, malzemeyi bir gönüllünün eline koydu ve ortam sıcaklığını soğuk ile çok sıcak arasında değiştirdi. Gönüllünün cilt sıcaklığını kızılötesi kamerayla izlediler.

Küçük yama, ortam sıcaklığı değişimlerinden birkaç saniye sonra konforlu sıcaklıklara ulaştı. Aynı zamanda kendi kendine yeterliydi ve on iki saatlik güneş ışığıyla tüm gün boyunca kolayca çalışıyordu.

Bilinmeyene doğru?

Yeni sistem cildimizin doğal termal konfor bölgesini genişletiyor. Huang ve Li, "etkileyici" genişlemenin vücudun "daha karmaşık ve değişen ortamlara uyum sağlamasını" mümkün kıldığını yazdı.

Ekip, olası bir uygulamanın, malzemenin "genel güç gereksinimlerini azaltmaya yardımcı olmak için geleneksel bir uzay giysisine dönüştürülmesi" olduğunu yazdı. Her ne kadar alan bulmak (kelime oyunu değil) zorlayıcı olabilir. Uygun bir uzay giysisi yalnızca güneş ışığına maruz kalan çok fazla alana sahiptir ve bu da panellerin boyutunu sınırlar. Bir uzay giysisinin kabaca yüzde 60'ının, harici bir pil kaynağı olmadan tam gün boyunca güç sağlamak için malzemeyle kaplanması gerekecek.

Ayrıca, Dünya'da bile kışın azalan güneş ışığı, malzemenin şarj edilmesini daha da zorlaştırıyor; özellikle de gündüz vaktinin tamamen kaybolduğu kutup bölgelerini keşfediyorsanız.

Ekip halihazırda materyali daha pratik hale getirmek için çalışıyor. Fikirlerden biri, yamanın sıcaklık kontrol aralığını daha da artırabilecek sıcaklığa duyarlı elektrikli bileşenler kullanmaktır. Bir diğeri ise yamanın elektrik iletme yeteneğini artıran, ısıyı depolama ve aktarmada daha verimli hale getiren kimyasallar eklemektir. Birden fazla elektrokalorik katmanın tepeden tırnağa bağlanması, cihazın sıcaklık değişimleriyle başa çıkma yeteneğini de artırabilir.

Huang ve Li'ye göre malzemenin giyimin ötesinde çok daha fazla kullanım alanı var. Klima olmadan sıcaklıkları kontrol altında tutmak için araçları veya binaları kaplayabilir. Aşırı sıcaklıklarla daha fazla can almak Kasırgalar, seller veya kasırgaların toplamından daha fazla olan bu materyaller sadece cesur kaşifler için değil, günlük yaşamlarımızı da değiştirebilirler.

Resim Kredi: Kajetan Sumila / Unsplash

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2023/12/18/solar-powered-smart-clothing-could-rapidly-heat-or-cool-your-body/