Një metodë ftohjeje më efikase, që kursen energji, e gjelbër dhe e lëvizshme është drejtimi i eksplorimit të pandërprerë njerëzor.Kohët e fundit, një artikull në internet në revistën Science raportoi mbi një strategji të re ftohjeje fleksibël të zbuluar nga një ekip i përbashkët kërkimor i shkencëtarëve kinezë dhe amerikanë - "ftohja me nxehtësi rrotulluese".Ekipi hulumtues zbuloi se ndryshimi i kthesës brenda fibrave mund të arrijë ftohjen.Për shkak të efikasitetit më të lartë të ftohjes, madhësisë më të vogël dhe zbatueshmërisë në materiale të ndryshme të zakonshme, "frigoriferi i nxehtësisë së përdredhur" i bërë në bazë të kësaj teknologjie është bërë gjithashtu premtues.
Kjo arritje vjen nga kërkimi bashkëpunues i ekipit të Profesor Liu Zunfeng nga Laboratori Shtetëror Kyç i Biologjisë Kimi Mjekësore, Shkolla e Farmacisë dhe Laboratori Kryesor i Polimerit Funksional të Ministrisë së Arsimit të Universitetit Nankai, dhe ekipit të Ray H. Baugman , profesor i Universitetit Shtetëror të Teksasit, Dega e Dallasit dhe Yang Shixian, Docent i Universitetit Nankai.
Thjesht ulni temperaturën dhe kthejeni atë
Sipas të dhënave nga Instituti Ndërkombëtar i Kërkimeve të Ftohjes, konsumi i energjisë elektrike i kondicionerëve dhe frigoriferëve në botë aktualisht përbën rreth 20% të konsumit global të energjisë elektrike.Parimi i përdorur gjerësisht i ftohjes me kompresim të ajrit në ditët e sotme përgjithësisht ka një efikasitet Carnot prej më pak se 60%, dhe gazrat e çliruar nga proceset tradicionale të ftohjes po përkeqësojnë ngrohjen globale.Me rritjen e kërkesës për ftohje nga njerëzit, eksplorimi i teorive dhe zgjidhjeve të reja të ftohjes për të përmirësuar më tej efikasitetin e ftohjes, për të ulur kostot dhe për të zvogëluar madhësinë e pajisjeve ftohëse është bërë një detyrë urgjente.
Goma natyrale do të gjenerojë nxehtësi kur shtrihet, por temperatura do të ulet pas tërheqjes.Ky fenomen quhet "ftohje termike elastike", e cila është zbuluar që në fillim të shekullit të 19-të.Megjithatë, për të arritur efekt të mirë ftohës, goma duhet të shtrihet paraprakisht në 6-7 herë gjatësia e saj dhe më pas të tërhiqet.Kjo do të thotë që ftohja kërkon një vëllim të madh.Për më tepër, efikasiteti aktual Carnot i "ftohjes termike" është relativisht i ulët, zakonisht vetëm rreth 32%.
Nëpërmjet teknologjisë së "ftohjes rrotulluese", studiuesit e shtrinë elastomerin fijor të gomës dy herë (100% tendosje), më pas fiksuan të dy skajet dhe e përdredhën nga njëra skaj për të formuar një strukturë Superhelix.Më pas, ndodhi zbërthim i shpejtë dhe temperatura e fibrave të gomës u ul me 15.5 gradë Celsius.
Ky rezultat është më i lartë se efekti ftohës duke përdorur teknologjinë 'ftohje termike elastike': goma që shtrihet 7 herë më gjatë tkurret dhe ftohet në 12.2 gradë Celsius.Megjithatë, nëse goma është e përdredhur dhe e zgjatur, dhe më pas lëshohet njëkohësisht, 'ftohja termike rrotulluese' mund të ftohet në 16.4 gradë Celsius.Liu Zunfeng tha se nën të njëjtin efekt ftohës, vëllimi i gomës i "ftohjes termike rrotulluese" është vetëm dy të tretat e atij të gomës "ftohje termike elastike" dhe efikasiteti i tij Carnot mund të arrijë 67%, shumë më i lartë se parimi i ajrit. ftohje me ngjeshje.
Linja e peshkimit dhe linja e tekstilit gjithashtu mund të ftohen
Studiuesit kanë prezantuar se ka ende shumë hapësirë për përmirësim në gomën si një material "ftohjeje me nxehtësi rrotulluese".Për shembull, goma ka një strukturë të butë dhe kërkon shumë kthesa për të arritur ftohje të konsiderueshme.Shpejtësia e tij e transferimit të nxehtësisë është e ngadaltë dhe duhet të merren parasysh çështje të tilla si përdorimi i përsëritur dhe qëndrueshmëria e materialit.Prandaj, eksplorimi i materialeve të tjera "ftohjeje rrotulluese" është bërë një drejtim i rëndësishëm zbulimi për ekipin hulumtues.
Është interesante se ne kemi gjetur se skema e 'ftohjes së nxehtësisë rrotulluese' është gjithashtu e zbatueshme për linjat e peshkimit dhe tekstilit.Më parë, njerëzit nuk e kuptonin se këto materiale të zakonshme mund të përdoreshin për ftohje”, tha Liu Zunfeng.
Studiuesit fillimisht përdredhën këto fibra të ngurtë polimer dhe formuan një strukturë spirale.Shtrirja e spirales mund të rrisë temperaturën, por pas tërheqjes së spirales, temperatura ulet.
Eksperimenti zbuloi se duke përdorur teknologjinë "ftohje me nxehtësi rrotulluese", teli i gërshetuar nga polietileni mund të gjenerojë një rënie të temperaturës prej 5.1 gradë Celsius, ndërsa materiali shtrihet drejtpërdrejt dhe lirohet pa pothuajse asnjë ndryshim të temperaturës.Parimi i "ftohjes së nxehtësisë rrotulluese" të këtij lloji të fibrave polietileni është se gjatë procesit të tkurrjes së shtrirjes, kthesa e brendshme e spirales zvogëlohet, duke çuar në ndryshime në energji.Liu Zunfeng tha se këto materiale relativisht të forta janë më të qëndrueshme se fibrat e gomës dhe shkalla e ftohjes e kalon atë të gomës edhe kur shtrihet shumë shkurt.
Studiuesit zbuluan gjithashtu se aplikimi i teknologjisë së "ftohjes së nxehtësisë rrotulluese" në lidhjet e kujtesës në formë titani të nikelit me forcë më të lartë dhe transferim më të shpejtë të nxehtësisë rezulton në performancë më të mirë të ftohjes dhe kërkohet vetëm një kthesë më e ulët për të arritur një efekt ftohës më të madh.
Për shembull, duke përdredhur së bashku katër tela të aliazhit të titanit të nikelit, rënia maksimale e temperaturës pas zbërthimit mund të arrijë 20.8 gradë Celsius dhe rënia e përgjithshme mesatare e temperaturës mund të arrijë gjithashtu 18.2 gradë Celsius.Kjo është pak më e lartë se ftohja prej 17,0 gradë Celsius e arritur duke përdorur teknologjinë 'ftohje termike'.Një cikël i ftohjes zgjat vetëm rreth 30 sekonda, "tha Liu Zunfeng.
Teknologjia e re mund të përdoret në frigoriferë në të ardhmen
Bazuar në teknologjinë e "ftohjes së nxehtësisë rrotulluese", studiuesit kanë krijuar një model frigoriferi që mund të ftohë ujin që rrjedh.Ata përdorën tre tela aliazh titani nikeli si materiale ftohëse, duke rrotulluar 0,87 rrotullime për centimetër për të arritur një ftohje prej 7,7 gradë Celsius.
Ky zbulim ka ende një rrugë të gjatë për të bërë përpara komercializimit të 'frigoriferëve me nxehtësi të përdredhur', me mundësi dhe sfida”, tha Ray Bowman.Liu Zunfeng beson se teknologjia e re e ftohjes e zbuluar në këtë studim ka zgjeruar një sektor të ri në fushën e ftohjes.Do të ofrojë një mënyrë të re për të reduktuar konsumin e energjisë në fushën e ftohjes.
Një fenomen tjetër i veçantë në "ftohjen e nxehtësisë rrotulluese" është se pjesë të ndryshme të fibrës shfaqin temperatura të ndryshme, gjë që shkaktohet nga shpërndarja periodike e spirales së krijuar nga përdredhja e fibrës përgjatë drejtimit të gjatësisë së fibrës.Studiuesit mbuluan sipërfaqen e telit të aliazhit të titanit të nikelit me veshje Thermochromism për të bërë fibër "ftohjeje rrotulluese" që ndryshon ngjyrën.Gjatë procesit të përdredhjes dhe zbërthimit, fibra pëson ndryshime të kthyeshme të ngjyrave.Mund të përdoret si një lloj i ri elementi ndijues për matjen optike në distancë të përdredhjes së fibrës.Për shembull, duke vëzhguar ndryshimet e ngjyrave me sy të lirë, mund të dihet se sa rrotullime ka bërë materiali në distancë, që është një sensor shumë i thjeshtë."Liu Zunfeng tha se bazuar në parimin e "ftohjes së nxehtësisë përdredhëse", disa fibra mund të përdoren gjithashtu për pëlhura inteligjente që ndryshojnë ngjyrën.
Koha e postimit: Korrik-13-2023