Un metudu di rinfrescamentu più efficau, risparmiu d'energia, verde è portatile hè a direzzione di l'esplorazione incessante umana. Ricertamenti, un articulu in linea in a rivista Science hà infurmatu nantu à una nova strategia di refrigerazione flexible scuperta da una squadra di ricerca cumuna di scientisti cinesi è americani - "refrigerazione di calore torsionale". U squadra di ricerca hà truvatu chì cambià a torsione in e fibre pò ottene u rinfrescante. A causa di l'efficienza di refrigerazione più alta, di dimensioni più chjuche è di l'applicabilità à diversi materiali ordinali, u "frigorifero di calore torciatu" fattu basatu annantu à sta tecnulugia hè ancu diventatu promettente.
Stu successu vene da a ricerca cooperativa di a squadra di u prufissore Liu Zunfeng da u Laboratoriu Statale di Chimica Medicinale Biologia, Scola di Farmacia, è u Laboratoriu Chjave di Polimeru Funziunale di u Ministeru di l'Educazione di l'Università Nankai, è a squadra di Ray H. Baugman. , prufissore di Texas State University, Dallas Branch, è Yang Shixian, Docent of Nankai University.
Basta abbassà a temperatura è torce
Sicondu i dati di l'Istitutu Internaziunale di Ricerca in Refrigerazione, u cunsumu di l'electricità di l'aria condizionata è di i frigorifici in u mondu attualmente cuntene circa 20% di u cunsumu di l'electricità glubale. U principiu anchiamènti usatu di frigorifera cumpressione aria oghji giniralmenti hà un efficienza Carnot di menu cà 60%, è i gasi isciutu da prucessi friddi tradiziunali sò exacerbating riscalda glubale. Cù a crescente dumanda di refrigerazione da l'omu, l'esplorazione di novi teorii di refrigerazione è soluzioni per migliurà ulteriormente l'efficienza di refrigerazione, riduce i costi è riduce a dimensione di l'equipaggiu di refrigerazione hè diventatu un compitu urgente.
A gomma naturale genera calore quandu si stende, ma a temperatura diminuirà dopu a retrazione. Stu fenominu hè chjamatu "refrigerazione termale elastica", chì hè stata scuperta à u principiu di u 19u seculu. In ogni casu, per ottene un bonu effettu di rinfrescante, a gomma deve esse pre-allungata à 6-7 volte a so propria lunghezza è poi ritracciata. Questu significa chì a refrigerazione necessita un grande volume. Inoltre, l'efficienza Carnot attuale di "refrigerazione termale" hè relativamente bassu, di solitu solu circa 32%.
Attraversu a tecnulugia di "raffreddamentu torsionale", i circadori allunganu l'elastomeru di gomma fibru duie volte (100% strain), dopu fissatu e duie estremità è torcenu da una estremità per furmà una struttura Superhelix. In seguitu, un rapidu untwisting hè accadutu, è a temperatura di e fibre di gomma diminuì da 15,5 gradi Celsius.
Stu risultatu hè più altu ch'è l'effettu di rinfrescante utilizendu a tecnulugia di "refrigerazione termica elastica": a gomma chì hè allungata 7 volte più di cuntratti è si raffredda à 12,2 gradi Celsius. In ogni casu, se a gomma hè torciata è allungata, è poi liberata simultaneamente, a "refrigerazione termale torsionale" pò rinfriscà à 16,4 gradi Celsius. Liu Zunfeng hà dettu chì sottu à u listessu effettu di rinfrescante, u voluminu di gomma di 'rifrigerazione termica torsional' hè solu dui terzi di quellu di gomma 'elastic refrigeration termale', è a so efficienza Carnot pò ghjunghje sin'à 67%, Far suprana à u principiu di l'aria refrigerazione à compressione.
A linea di pesca è a linea tessili pò ancu esse rinfriscata
I ricercatori anu introduttu chì ci hè ancu assai spaziu per a migliione in gomma cum'è un materiale di "refrigerazione di u calore di torsione". Per esempiu, a gomma hà una tessitura suave è esige parechje volte per ottene un rinfrescante significativu. A so velocità di trasferimentu di calore hè lenta, è i prublemi cum'è l'usu ripetutu è a durabilità di u materiale deve esse cunsideratu. Dunque, l'esplorazione di altri materiali di "refrigerazione torsionale" hè diventata una direzzione impurtante per a squadra di ricerca.
Curiosamente, avemu scupertu chì u schema di "raffreddamentu di calore torsionale" hè ancu applicabile à e fili di pesca è tessili. Nanzu, a ghjente ùn hà micca capitu chì questi materiali ordinariu puderanu esse usatu per rinfriscà ", disse Liu Zunfeng.
I circadori anu torciatu prima sti fibre di polimeru rigidu è formanu una struttura elicoidale. Stretching the helix pò aumentà a temperatura, ma dopu à ritruvà l'helix, a temperatura diminuite.
L'esperimentu hà truvatu chì utilizendu a tecnulugia di "rfriscamentu di calore torsionale", u filu di polietilene intrecciatu pò generà una calata di temperatura di 5,1 gradi Celsius, mentre chì u materiale hè direttamente allungatu è liberatu cù quasi nisun cambiamentu di temperatura osservatu. U principiu di 'rfriscaldamentu di u calore torsionale' di stu tipu di fibra di polietilene hè chì durante u prucessu di cuntrazione di stretchimentu, a torsione interna di l'helix diminuisce, purtendu à cambiamenti di energia. Liu Zunfeng hà dettu chì questi materiali relativamente duru sò più durable chì e fibre di gomma, è a tarifa di rinfrescante supera quella di gomma ancu quandu si stende assai cortu.
I ricercatori anu ancu scupertu chì l'applicazione di a tecnulugia di "raffreddamentu di u calore torsionale" à leghe di memoria di forma di nichel titaniu cù una forza più altu è un trasferimentu di calore più veloce si traduce in un rendimentu di rinfrescante megliu, è solu una torsione più bassa hè necessaria per ottene un effettu di rinfrescante più grande.
Per esempiu, torcendu quattru fili di lega di nichel titaniu inseme, a caduta di a temperatura massima dopu a distorsione pò ghjunghje à 20,8 gradi Celsius, è a caduta di a temperatura media generale pò ancu ghjunghje à 18,2 gradi Celsius. Questu hè ligeramente più altu ch'è u 17.0 gradi Celsius di raffreddamentu ottenutu cù a tecnulugia di "refrigerazione termica". Un ciclu di refrigerazione dura solu circa 30 seconde ", disse Liu Zunfeng.
A nova tecnulugia pò esse usata in frigoriferi in u futuru
Basatu nantu à a tecnulugia di "refrigerazione di u calore torsionale", i circadori anu creatu un mudellu di frigorifera chì pò rinfriscà l'acqua chì scorri. Anu utilizatu trè fili di lega di nichel titaniu cum'è materiale di rinfrescante, rotandu 0,87 rivoluzioni per centimetru per ottene un rinfrescante di 7,7 gradi Celsius.
Sta scuperta hà ancu una longa strada da percorre prima di a cummercializazione di "frigori di calore torciatu", cù opportunità è sfide ", disse Ray Bowman. Liu Zunfeng crede chì a nova tecnulugia di refrigerazione scuperta in stu studiu hà sviluppatu un novu settore in u campu di refrigerazione. Furnirà un novu modu per riduce u cunsumu d'energia in u campu di refrigerazione.
Un altru fenomenu speciale in a "refrigerazione di u calore torsionale" hè chì e diverse parti di a fibra mostranu diverse temperature, chì hè causata da a distribuzione periodica di l'helix generata da torcendu a fibra in a direzzione di a lunghezza di a fibra. I circadori anu rivestitu a superficia di u filu di lega di nichel titaniu cù un revestimentu di Thermochromism per fà una fibra chì cambia u culore di "raffreddamentu torsionale". Duranti u prucessu di torce è untwisting, a fibra subisce cambiamenti di culore riversibili. Pò esse usatu cum'è un novu tipu d'elementu sensu per a misurazione otticu remota di a torsione di fibra. Per esempiu, osservendu i cambiamenti di culore cù l'occhiu nudu, si pò sapè quante rivoluzioni hà fattu u materiale in a distanza, chì hè un sensoru assai simplice. "Liu Zunfeng hà dettu chì basatu annantu à u principiu di" torsione di u calore di raffreddamentu ", alcune fibre ponu ancu esse aduprate per tessuti intelligenti chì cambianu u culore.
Tempu di post: Jul-13-2023