Cara pendinginan sing luwih efisien, hemat energi, ijo, lan portabel yaiku arah eksplorasi tanpa wates manungsa. Bubar, artikel online ing jurnal Science nglaporake babagan strategi pendinginan fleksibel anyar sing ditemokake dening tim riset gabungan ilmuwan Cina lan Amerika - "pendingin panas torsional". Tim riset nemokake yen ngganti corak ing serat bisa entuk pendinginan. Amarga efisiensi pendinginan sing luwih dhuwur, ukuran sing luwih cilik, lan bisa ditrapake kanggo macem-macem bahan biasa, "kulkas panas bengkong" digawe adhedhasar teknologi iki uga dadi janjeni.
Prestasi iki asale saka riset kooperatif tim Profesor Liu Zunfeng saka Laboratorium Kunci Negara Biologi Kimia Obat, Sekolah Farmasi, lan Laboratorium Kunci Polimer Fungsional Kementerian Pendidikan Universitas Nankai, lan tim Ray H. Baugman. , profesor Universitas Negeri Texas, Cabang Dallas, lan Yang Shixian, Docent Universitas Nankai.
Mung murahake suhu lan corak
Miturut data saka International Refrigeration Research Institute, konsumsi listrik AC lan kulkas ing donya saiki kira-kira 20% saka konsumsi listrik global. Prinsip pendinginan kompresi udara sing akeh digunakake saiki umume nduweni efisiensi Carnot kurang saka 60%, lan gas sing dibebasake saka proses pendinginan tradisional nambah pemanasan global. Kanthi tambah akeh permintaan kanggo kulkas dening manungsa, njelajah teori lan solusi kulkas anyar kanggo nambah efisiensi kulkas, nyuda biaya, lan nyuda ukuran peralatan kulkas dadi tugas sing penting.
Karet alam bakal ngasilake panas nalika digawe dowo, nanging suhu bakal mudhun sawise retraction. Fenomena iki diarani "pendingin termal elastis", sing ditemokake ing awal abad kaping 19. Nanging, kanggo entuk efek cooling apik, karet kudu wis digawe dowo kanggo 6-7 kaping dawa dhewe lan banjur retracted. Iki tegese kulkas mbutuhake volume gedhe. Kajaba iku, efisiensi Carnot saiki "pendingin termal" relatif kurang, biasane mung udakara 32%.
Liwat teknologi "pendingin torsional", para peneliti ngetokake elastomer karet serat kaping pindho (regangan 100%), banjur ndandani ujung loro lan bengkong saka siji ujung kanggo mbentuk struktur Superhelix. Salajengipun, untwisting kanthi cepet, lan suhu serat karet mudhun 15,5 derajat Celsius.
Asil iki luwih dhuwur tinimbang efek pendinginan nggunakake teknologi 'pendingin termal elastis': karet sing diregangkan 7 kaping luwih suwe kontrak lan adhem nganti 12,2 derajat Celsius. Nanging, yen karet wis bengkong lan ditambahi, lan banjur dirilis bebarengan, 'pendingin termal torsi' bisa kelangan mudhun kanggo 16,4 derajat Celsius. Liu Zunfeng ujar manawa ing efek pendinginan sing padha, volume karet 'pendingin termal torsional' mung rong pertiga saka karet 'pendingin termal elastis', lan efisiensi Carnot bisa tekan 67%, luwih unggul tinimbang prinsip hawa. refrigerasi kompresi.
Pancing lan garis tekstil uga bisa digawe adhem
Peneliti wis ngenalaken sing isih ana akeh kamar kanggo dandan ing karet minangka bahan "pendingin panas torsional". Contone, karet nduweni tekstur alus lan mbutuhake akeh twists kanggo entuk pendinginan sing signifikan. Kacepetan transfer panas alon, lan masalah kayata panggunaan bola-bali lan daya tahan materi kudu dianggep. Mulane, njelajah bahan "pendingin torsional" liyane wis dadi arah terobosan penting kanggo tim riset.
Sing nggumunake, kita nemokake manawa skema 'pendingin panas torsional' uga ditrapake kanggo garis fishing lan tekstil. Sadurunge, wong ora ngerti yen bahan-bahan biasa iki bisa digunakake kanggo pendinginan, "ujare Liu Zunfeng.
Peneliti pisanan bengkong iki serat polimer kaku lan mbentuk struktur helical. Mulet helix bisa ngunggahake suhu, nanging sawise narik helix, suhu mudhun.
Eksperimen kasebut nemokake yen nggunakake teknologi "pendingin panas torsional", kawat braided poliethelin bisa ngasilake penurunan suhu 5,1 derajat Celsius, dene materi kasebut langsung diregang lan dibebasake kanthi meh ora ana owah-owahan suhu. Prinsip 'pendingin panas torsional' saka serat polietilen jinis iki yaiku nalika proses kontraksi peregangan, twist internal helix mudhun, nyebabake owah-owahan energi. Liu Zunfeng ngandika sing iki bahan relatif hard luwih awet saka serat karet, lan tingkat cooling ngluwihi saka karet sanajan digawe dowo banget cendhak.
Peneliti uga nemokake manawa nggunakake teknologi "pendingin panas torsional" kanggo paduan memori nikel titanium kanthi kekuatan sing luwih dhuwur lan transfer panas sing luwih cepet ngasilake kinerja pendinginan sing luwih apik, lan mung corak sing luwih murah sing dibutuhake kanggo entuk efek pendinginan sing luwih gedhe.
Contone, kanthi twisting papat kabel alloy nikel titanium bebarengan, suhu drop maksimum sawise untwisting bisa tekan 20,8 derajat Celsius, lan sakabèhé gulung suhu rata-rata uga bisa tekan 18,2 derajat Celsius. Iki rada luwih dhuwur tinimbang pendinginan 17.0 derajat Celsius sing ditindakake nggunakake teknologi 'pendingin termal'. Siji siklus kulkas mung butuh udakara 30 detik, "ujare Liu Zunfeng.
Teknologi anyar bisa digunakake ing kulkas ing mangsa ngarep
Adhedhasar teknologi "pendingin panas torsional", peneliti wis nggawe model kulkas sing bisa nyedhot banyu sing mili. Padha nggunakake telung kabel nikel titanium alloy minangka bahan cooling, muter 0,87 révolusi saben centimeter kanggo entuk cooling 7,7 derajat Celsius.
Panemuan iki isih adoh sadurunge komersialisasi 'kulkas panas bengkong', kanthi kesempatan lan tantangan, "ujare Ray Bowman. Liu Zunfeng percaya yen teknologi pendinginan anyar sing ditemokake ing panliten iki wis ngembangake sektor anyar ing bidang pendinginan. Bakal nyedhiyakake cara anyar kanggo nyuda konsumsi energi ing lapangan kulkas.
Fenomena khusus liyane ing "pendingin panas torsional" yaiku bagean saka serat sing beda-beda nuduhake suhu sing beda-beda, sing disebabake dening distribusi heliks sing diasilake kanthi nggulung serat ing arah dawa serat. Peneliti nutupi lumahing kawat alloy nikel titanium karo lapisan Thermochromism kanggo nggawe serat ganti warna "torsional cooling". Sajrone proses twisting lan untwisting, serat ngalami owah-owahan warna sing bisa dibalik. Bisa digunakake minangka jinis unsur sensing anyar kanggo pangukuran optik remot saka corak serat. Contone, kanthi mirsani owah-owahan werna kanthi mata telanjang, siji bisa ngerti carane akeh revolusi materi wis digawe ing kadohan, kang sensor banget prasaja. "Liu Zunfeng ujar manawa adhedhasar prinsip" cooling panas torsional ", sawetara serat uga bisa digunakake kanggo kain ganti warna sing cerdas.
Wektu kirim: Jul-13-2023