Vải chạy bằng năng lượng mặt trời mát vào ban ngày và ấm vào ban đêm – Thế Giới Vật Lý

Các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc vừa tiết lộ một khái niệm mới về quần áo chạy bằng năng lượng mặt trời có thể điều chỉnh nhiệt độ cơ thể của người mặc. Được tạo bởi Ziyuan Wang và các đồng nghiệp tại Đại học Nam Khai, thiết kế kết hợp các thiết bị điện với pin mặt trời linh hoạt hiện đại. Nhóm nghiên cứu mô tả cách tiếp cận của mình trong một bài báo ở Khoa học.

Quần áo điều nhiệt nhằm mục đích giữ cho cơ thể ở nhiệt độ an toàn và thoải mái trong nhiều môi trường. Nói chung, nó rơi vào hai loại, thụ động và chủ động. Bộ điều chỉnh nhiệt thụ động sử dụng các vật liệu khai thác các hiệu ứng bao gồm sự hấp thụ, bức xạ và nhiệt ẩn của quá trình chuyển pha để giúp người đeo cảm thấy thoải mái.

Ưu điểm chính của phương pháp thụ động là không cần nguồn điện bên ngoài. Tuy nhiên, quá trình điều nhiệt thụ động thường diễn ra theo một hướng với quần áo có tác dụng làm mát hoặc làm ấm – chứ không phải cả hai.

Thử thách năng lượng

Điều chỉnh nhiệt hai chiều thường đạt được bằng cách sử dụng các vật liệu hoạt động sử dụng các cơ chế như tuần hoàn chất làm mát và các kênh chất lỏng để đạt được khả năng làm nóng và làm mát nhanh chóng. Các hệ thống này thường được cung cấp năng lượng bằng pin, khiến trọng lượng tăng thêm và phải được sạc lại. Tuy nhiên, về nguyên tắc, chúng cũng có thể được cung cấp năng lượng bằng cách khai thác năng lượng từ Mặt trời – nhưng điều này đã chứng tỏ là một thách thức thiết kế đáng kể.

Xingyi Huang và Pengli Li tại Đại học Jiao Tong Thượng Hải viết trong một bài bình luận in Khoa học đi kèm với bài báo của Wang.

Để giải quyết thách thức này, nhóm của Wang đã dựa trên những tiến bộ mới nhất về quang điện hữu cơ linh hoạt. Ngày nay, những pin mặt trời này có thể duy trì hiệu suất chuyển đổi cao ngay cả khi bị biến dạng thành các hình dạng khác nhau.

Huang và Li dự đoán: “Nếu một thiết bị quang điện hữu cơ linh hoạt và hiệu quả cao như vậy có thể được tích hợp với hệ thống quản lý nhiệt thích hợp thì có thể tạo ra được loại quần áo chắc chắn, tự duy trì và điều nhiệt”.

Mô-đun điện nhiệt linh hoạt

Trong nghiên cứu của mình, Wang và các đồng nghiệp đã chế tạo một mảnh vật liệu nhỏ có thể đeo được bằng cách tích hợp pin mặt trời linh hoạt vào mô-đun điện nhiệt linh hoạt. Loại thứ hai là một thiết bị trải qua những thay đổi nhiệt độ thuận nghịch để đáp ứng với điện trường ứng dụng.

Khi đặt dưới ánh sáng mặt trời, pin mặt trời thu được đủ năng lượng để mô-đun điện nhiệt làm mát da người đeo tới 10 độ trong thời tiết nóng. Bất kỳ năng lượng dư thừa nào cũng có thể được lưu trữ trong một cục pin nhỏ riêng biệt. Trong bóng tối, thiết bị có thể được chuyển sang chế độ làm ấm và năng lượng dự trữ sẽ được sử dụng để làm ấm làn da của người đeo lên tới ba độ. Nhìn chung, thiết bị có thể điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng thời gian 24 giờ.

Vải tiết kiệm năng lượng giúp người mặc chống chọi với nắng nóng, cái lạnh

Huang và Li cho biết: “Với hiệu suất quản lý nhiệt tuyệt vời, dễ dàng chuyển hướng quản lý nhiệt và kiểm soát nhiệt độ tối ưu, nhóm của Wang đã chứng minh quần áo cho phép cơ thể con người thích ứng với những thay đổi của nhiệt độ môi trường”.

Bằng cách tích hợp công nghệ này vào các loại vải có thể mặc được, nhóm của Wang hy vọng sự đổi mới của họ có thể dẫn đến một thế hệ quần áo thực tế mới, chạy bằng năng lượng mặt trời, giúp người mặc thích nghi với môi trường phức tạp và đầy thử thách.

Với khả năng điều chỉnh nhiệt độ chủ động, thiết bị có thể cho phép người đeo chịu đựng những sa mạc thiêu đốt, các vùng cực lạnh giá và nhiều vùng khí hậu có nhiệt độ thay đổi nhanh chóng. Nó thậm chí có thể được điều chỉnh để sử dụng ngoài không gian, nơi nhiệt độ trở nên cực kỳ nóng dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp nhưng lại giảm mạnh trong bóng râm.

Huang và Li cho biết thêm: “Ngoài quần áo, những thiết bị như vậy có thể được áp dụng cho xe cộ và các tòa nhà”. “Có thể tưởng tượng một tương lai của việc quản lý nhiệt trong mọi thời tiết không bị giới hạn bởi nguồn cung cấp năng lượng và nơi năng lượng thu được thêm thậm chí có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử trong những điều kiện đặc biệt.”

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/