Az emberi test csak bizonyos mennyiségű hőt, vagy hideget képes elviselni. A sarkvidéki, fagypont alatti hőmérséklet, a Szahara kíméletlen hősége, illetve az űrhajósok számára az űr vákuuma is problémát jelent – utóbbi óriási fagyasztóként működik, a közvetlen napfénynek való kitettség pedig odakint ugyanolyan brutális lehet, mint a hideg.
Egy kutatócsoport a kínai Tianjinban található Nankai Egyetem Ziyuan Wangjának vezetésével olyan rugalmas, napenergiával működő eszközt hozott létre, amely ruházatba építhető, és a bőr aktív fűtésével vagy hűtésével szabályozza a komfortérzetet. Emellett 24 órán keresztül folyamatosan működik, és csak napfényre van szüksége a feltöltéshez.
„A szükséges fenntarthatóság és rugalmasság, valamint a kis súly elérése érdekében az eszköz hőszabályozó egységének nagy hatékonysággal kell átvinnie az energiát, és alacsony energiafogyasztásúnak kell lennie”, írta a csapat a Science című szaklapban nemrég megjelent tanulmányában.
Akkumulátorok nélkül
Wang új rendszere egyesíti a napelemek és az elektrokalorikus (a piroelektromosság megfordítottja az elektrokalorikus hatás: az elektromos térbe helyezett piroelektromos kristály hőmérséklete megváltozik) eszközök energiáját. A napelemek – más néven fotovoltaikus cellák – félvezető anyagokból készülnek, amelyek képesek a napfény energiáját elektromossággá alakítani. Ebben az esetben a felhasznált fotovoltaikus anyag egy rugalmas polimer.
A Wang és kollégái által kifejlesztett panel speciális polimerekből összeállított több rétegű rendszer. Rugalmas, szigetelőként is funkcionál, és a külső oldalán egy napelemet, alatta pedig egy elektrokalorikus eszközt integrál. Amikor a napfény éri, a napelem pontosan azt teszi, amit várnak tőle: a napfényt elektromos energiává alakítja. Ez az elektromosság ezután átkerül az elektrokalorikus eszközbe, ahol (feltételezve, hogy az eszköz hűtési üzemmódban van) az elektromos mező megjelenése felmelegíti az eszközt. A napelem elegendő energiát termel ahhoz, hogy az egész rendszert működésben tartsa, és a felesleges energiát egy külön energiatároló eszközben tárolja. A tárolt energiát fény hiányában hűtésre és melegítésre is fel tudja használni, az elektrokalorikus réteg a rá kapcsolt váltakozó feszültség frekvenciájától és fázisától függően hűt vagy fűt.
Kapcsolja fel vagy kapcsolja le
A napközben tárolt energia különösen hasznos lesz, miután a nap lenyugszik. Sötétben a rendszer automatikusan energiát von le a tárolóegységből, hogy az éjszaka folyamán is működjön. Ha az eszköz 12 órán keresztül közvetlen napfénynek van kitéve, akkor újra feltöltődik. A fűtési és hűtési üzemmódok könnyen átkapcsolhatók, ha melegebb vagy hidegebb lesz. „Ezzel a két működési móddal szükség szerint kétirányú, szabályozható hőszabályozás valósítható meg a hűtéshez és a melegítéshez”, írják a kutatók ugyanebben a tanulmányban.
Hogyan viselheti tehát egy felfedező, űrhajós vagy bárki extrém környezetben ezt az eszközt? Wang egy olyan ruhát javasol, amelynek fűtő-hűtő paneljei a mellkas, a karok és a lábak elejére és hátuljára vannak erősítve. A panelek rugalmasak és könnyűek. Bár ez a hőszabályozó technológia talán még nem elérhető, Wang bízik benne, hogy jelentős áttörést jelenthet azok számára, akiknek szélsőséges környezetben kell dolgozniuk, akár az űrhajósok számára is, akiknek a fagyos sötétséggel kell dacolniuk, hogy űrsétára induljanak.
(forrás)
