Et termisk styringsmateriale, der reagerer på varme eller kulde ved at folde eller folde ud uden behov for en strømkilde

Et team af forskere ved Nankai University har udviklet et termisk styrings-flerlagsmateriale, der reagerer på varme eller kulde ved at folde eller udfolde sig selv uden behov for en ekstern strømkilde. I deres papir offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences, gruppen beskriver, hvordan de kom til at udvikle materialet og detaljerede dets ydeevne, når de blev testet.

Mens videnskabsmænd rundt om i verden arbejder på at udvikle alternative energikilder, arbejder andre på måder at bruge dem, der allerede er udviklet - solenergi, for eksempel eller strålingskølingsteknologier. I denne nye indsats søgte forskerne en måde at skifte en enhed mellem dens brug af solvarme eller radiativ køling, automatisk og uden behov for en sekundær strømkilde.

Til inspiration henvendte forskerne sig til Himalaya-kaninen, som har pels, der skifter farve afhængigt af årstiden, og bladene fra Mimosa pudica-planten - dens blade åbner og lukker sig som reaktion på temperaturændringer. Deres observationer antydede, at der kunne fremstilles et materiale, der ville opføre sig på samme måde som anlægget, hvilket gør det muligt at skifte mellem termiske enheder.

Efter megen test kom forskerne frem til et flerlagsmateriale, der opførte sig, som de havde forestillet sig. Materialet blev fremstillet ved at sætte polymerunderenheder sammen som et enkelt materiale. Hver af underenhederne var lavet af materiale designet til at opføre sig anderledes afhængigt af omgivelsestemperaturen.

Det færdige produkt blev fremstillet ved at placere en automatisk aktuator med infrarød emissivitet over et substrat med radiative køleegenskaber. I praksis ville materialet ligge fladt under normale forhold, indtil den omgivende temperatur nåede et vist punkt. På det tidspunkt ville det øverste lag rulle sig selv op i et rør og blotlægge det mørke substrat nedenfor.

Forskerne testede deres materiale ved at lægge det ned udenfor under forskellige temperaturforhold. De fandt ud af, at dens solvarmeevne kom op på omkring 252,2 watt pr. kvadratmeter. Den havde en køleeffekt på cirka 59,7 watt pr. kvadratmeter. De foreslår, at deres materiale med nogle revisioner kunne implementeres i virkelige omgivelser som en termisk styringsenhed, der kræver nul energi for at køre. + Udforsk yderligere

Radiativ køling og solvarme fra ét system, ingen elektricitet nødvendig

© 2022 Science X Network