Эффективдүү, энергияны үнөмдөөчү, жашыл жана көчмө муздатуу ыкмасы адамдын тынымсыз чалгындоо багыты болуп саналат.Жакында эле, Science журналындагы онлайн макалада кытайлык жана америкалык окумуштуулардын биргелешкен изилдөө тобу тарабынан ачылган жаңы ийкемдүү муздаткыч стратегиясы - "бурмалуу жылуулук муздаткычы" жөнүндө кабарланган.Изилдөө тобу жипчелердин ичиндеги бурулушту өзгөртүү муздатууга жетише аларын аныкташкан.Муздаткычтын эффективдүүлүгү жогору болгондугуна, көлөмүнүн кичирээк болушуна жана ар кандай жөнөкөй материалдарга колдонулушуна байланыштуу, бул технологиянын негизинде жасалган “бурулган жылуулук муздаткычы” да келечектүү болуп калды.
Бул жетишкендик профессор Лю Зунфэндин командасынын Дары-химия биологиясынын мамлекеттик негизги лабораториясынын, Фармацевтика мектебинин жана Нанкай университетинин Билим берүү министрлигинин Функционалдык полимердин негизги лабораториясынын жана Рэй Х. Баугмандын командасынын биргелешкен изилдөөсүнөн келип чыкты. , Даллас филиалынын Техас мамлекеттик университетинин профессору жана Нанкай университетинин доценти Ян Шисиан.
Жөн гана температураны төмөндөтүп, аны буруңуз
Эл аралык муздаткычтарды изилдөө институтунун маалыматы боюнча, учурда дүйнөдө кондиционерлердин жана муздаткычтардын электр энергиясын керектөө дүйнөлүк электр энергиясын керектөөнүн 20%га жакынын түзөт.Аба компрессиялык муздаткычтын кеңири колдонулуучу принциби бүгүнкү күндө жалпысынан Карно эффективдүүлүгү 60% дан кем эмес, ал эми салттуу муздатуу процесстери менен бөлүнүп чыккан газдар глобалдык жылуулукту күчөтүүдө.Адамдардын муздаткычка болгон суроо-талаптын өсүшү менен муздаткычтын эффективдүүлүгүн андан ары жогорулатуу, чыгымдарды азайтуу жана муздаткыч жабдуулардын көлөмүн азайтуу үчүн муздаткычтын жаңы теорияларын жана чечимдерин изилдөө актуалдуу маселе болуп калды.
Табигый каучук сунулганда жылуулукту жаратат, бирок кайра тарткандан кийин температура төмөндөйт.Бул кубулуш 19-кылымдын башында эле ачылган "эластикалык термикалык муздатуу" деп аталат.Бирок, жакшы муздатуу эффектине жетүү үчүн резинаны өзүнүн узундугунан 6-7 эсеге чейин чоюп, андан кийин кайра тартуу керек.Бул муздаткыч чоң көлөмдү талап кылат дегенди билдирет.Анын үстүнө, "термикалык муздаткычтын" учурдагы Карно эффективдүүлүгү салыштырмалуу төмөн, адатта болжол менен 32%.
"Бурулуш муздатуу" технологиясы аркылуу изилдөөчүлөр жипчелүү резина эластомерин эки жолу (100% штамм) сунуп, андан кийин эки учун бекитип, бир учунан бурап, Superhelix структурасын түзүшкөн.Кийинчерээк тез бурулуп, резина булаларынын температурасы Цельсий боюнча 15,5 градуска төмөндөгөн.
Бул натыйжа "эластикалык термикалык муздаткыч" технологиясын колдонуу менен муздатуу эффектинен жогору: 7 эсеге созулган резина жыйрылып, Цельсий боюнча 12,2 градуска чейин муздайт.Бирок, эгерде резина буралып, узартылса, анан бир эле учурда чыгарылса, «бурмалдуу термикалык муздаткыч» 16,4 градус Цельсийге чейин муздай алат.Лю Зунфэнгдин айтымында, ошол эле муздатуу эффектисинин астында, "бурмалуу термикалык муздаткычтын" резина көлөмү "эластикалык термикалык муздаткычтын" резинасынын үчтөн эки бөлүгүн түзөт жана анын Carnot натыйжалуулугу 67% га жетиши мүмкүн, бул аба принцибинен алда канча жогору. компрессиялык муздаткыч.
Балык уулоо линиясын жана текстиль линиясын да муздатууга болот
Окумуштуулар каучукту "бурмалуу жылуулук муздаткыч" материалы катары жакшыртуу үчүн дагы көп орун бар экенин киргизишти.Мисалы, резина жумшак текстурага ээ жана олуттуу муздатууга жетишүү үчүн көптөгөн бурулуштарды талап кылат.Анын жылуулук берүү ылдамдыгы жай, материалды кайра-кайра колдонуу жана бышыктоо сыяктуу маселелер каралышы керек.Ошондуктан, башка "бурма муздаткыч" материалдарды изилдөө изилдөө тобу үчүн маанилүү ачылыш багыт болуп калды.
Кызыктуусу, биз "бурмалуу жылуулук менен муздатуу" схемасы балык уулоо жана текстиль линияларына да тиешелүү экенин таптык.Буга чейин адамдар бул жөнөкөй материалдарды муздатуу үчүн колдонсо болорун түшүнүшкөн эмес ", - деди Лю Зунфэн.
Окумуштуулар алгач бул катуу полимердик жипчелерди бурап, спираль сымал түзүлүштү түзүшкөн.Спиралды созуу температураны көтөрүшү мүмкүн, бирок спиралды тарткандан кийин температура төмөндөйт.
Эксперименттин натыйжасында полиэтиленден токулган зым "бурмалуу жылуулукту муздатуу" технологиясын колдонуп, температуранын 5,1 градус Цельсийге төмөндөшүн түзө аларын, ал эми материал түздөн-түз чоюлуп, температуранын дээрлик өзгөрүүсү байкалбастан бошотуларын аныктады.Полиэтилен буласынын бул түрүн «бурмалуу жылуулук менен муздатуу» принциби созулган жыйрылуу процессинде спиралдын ички бурулушу азайып, энергиянын өзгөрүшүнө алып келет.Лю Зунфэн бул салыштырмалуу катуу материалдар резина булаларына караганда бышык экенин, ал эми муздатуу ылдамдыгы өтө кыска созулганда да резинадан ашып турганын айтты.
Окумуштуулар ошондой эле никель титан формасындагы эстутум эритмелерине “бурмалуу жылуулукту муздатуу” технологиясын колдонуу жогорку күчкө ээ жана тезирээк жылуулук өткөрүүнү камсыз кылат, ал эми муздатуу эффектине жетүү үчүн азыраак бурулуу гана талап кылынат.
Мисалы, никель титан эритмесинин төрт зымдарын бириктирүү менен, чечкенден кийин максималдуу температуранын төмөндөшү 20,8 градус Цельсийге, ал эми жалпы орточо температуранын төмөндөшү 18,2 градуска чейин жетиши мүмкүн.Бул "термикалык муздатуу" технологиясын колдонуу менен жетишилген 17,0 градус Цельсий муздатуудан бир аз жогору.Бир муздатуу циклине болгону 30 секунд убакыт кетет ", - деди Лю Зунфэн.
Келечекте жаңы технология муздаткычтарда колдонулушу мүмкүн
“Терсионалдык жылуулук муздатуу” технологиясына таянып, изилдөөчүлөр аккан сууну муздата ала турган муздаткыч моделин түзүштү.Алар муздаткыч материал катары никель титан эритмесинен жасалган үч зымдарды колдонушкан, алар 7,7 градус Цельсий муздатуу үчүн бир сантиметрде 0,87 айлануу менен айланышкан.
Бул ачылыштын мүмкүнчүлүктөрү да, кыйынчылыктары да бар "бурулган жылуулук муздаткычтарын" коммерциялаштырууга чейин дагы көп жол бар, - деди Рэй Боуман.Лю Зунфэн бул изилдөөдө табылган жаңы муздаткыч технологиясы муздаткыч тармагындагы жаңы секторду кеңейтти деп эсептейт.Бул муздаткыч тармагында энергия керектөөнү азайтуу үчүн жаңы жол менен камсыз кылат.
"Терсионалдык жылуулук муздаткычта" дагы бир өзгөчө көрүнүш буланын ар кандай бөлүктөрү ар кандай температураларды көрсөтөт, бул жипченин узундугу боюнча жипчени бурмалоодон пайда болгон спиралдын мезгил-мезгили менен бөлүштүрүлүшү менен шартталган.Окумуштуулар никель титан эритмесинин зымынын бетин термохромизм каптоосу менен каптап, түсүн өзгөртүүчү жипти “бурмалуу муздатуу” жасашты.Буруу жана бурмалоо процессинде жипче реверсивдүү түстүү өзгөрүүлөргө дуушар болот.Бул була бурулушун алыстан оптикалык өлчөө үчүн сезгич элементтин жаңы түрү катары колдонулушу мүмкүн.Мисалы, түстөрдүн өзгөрүшүн жөн эле көз менен байкоо менен материалдын алыстан канча революция жасаганын билсе болот, бул абдан жөнөкөй бир сенсор."Лиу Зунфэндин айтымында," бурмаланган жылуулук муздатуу "принципине таянып, кээ бир жипчелерди акылдуу түстү өзгөртүүчү кездемелер үчүн да колдонсо болот.
Посттун убактысы: 2023-жылдын 13-июлуна чейин