Personlige køleenheder i horisonten

Brandmænd kommer ind i brændende bygninger, atleter, der konkurrerer i den briljende sol, og arbejdere i støberier kan i sidste ende være i stand til at bære deres egne, lette køleenheder med dem, takket være et nanowire -array, der køler, ifølge Penn State -materialeforskere.

"De fleste elektrokaloriske keramiske materialer indeholder bly, "sagde Qing Wang, professor i materialevidenskab og teknik. "Vi forsøger ikke at bruge bly. Konventionelle kølesystemer bruger kølevæsker, der også kan være miljøproblematiske. Vores nanotråde kan køle af uden disse problemer."

Elektrocaloriske materialer er nanostrukturerede materialer, der viser en reversibel temperaturændring under et anvendt elektrisk felt. Tidligere tilgængelige elektrokaloriske materialer var enkeltkrystaller, bulkkeramik eller keramiske tynde film, der kunne afkøle, men er begrænsede, fordi de er stive, skrøbelige og har dårlig forarbejdningsevne. Ferroelektriske polymerer kan også afkøle, men det elektriske felt, der er nødvendigt for at fremkalde køling, er over sikkerhedsgrænsen for mennesker.

Wang og hans team kiggede på at skabe et nanotrådsmateriale, der var fleksibelt, let fremstillet og miljøvenlig og kunne køle af med et elektrisk felt sikkert til menneskelig brug. Et sådant materiale kan en dag blive inkorporeret i brandslukningsudstyr, atletiske uniformer eller andre wearables. De rapporterer deres resultater i et nyligt nummer af Avancerede materialer .

Deres lodret justerede ferroelektriske barium strontium titanate nanotråd array kan køle omkring 5,5 grader Fahrenheit ved hjælp af 36 volt, et elektrisk feltniveau sikkert for mennesker. En 500 gram batteripakke på størrelse med en IPad kunne drive materialet i cirka to timer.

Forskerne dyrker materialet i to faser. Først, titandioxid nanotråde dyrkes på fluor -dopet tinoxid belagt glas. Forskerne bruger en skabelon, så alle nanotråde vokser vinkelret på glassets overflade og i samme højde. Derefter tilfører forskerne barium- og strontiumioner i titandioxid -nanotråde.

Forskerne anvender et nanosølvark på arrayet for at tjene som en elektrode.

De kan flytte denne nanotrådskov fra glassubstratet til ethvert substrat, de ønsker - inklusive tøjstof - ved hjælp af en klæbende tape.

"Denne lavspænding er god nok til beskeden træning, og materialet er fleksibelt, "sagde Wang." Nu skal vi designe et system, der kan afkøle en person og fjerne den varme, der genereres ved afkøling, fra nærområdet. "

Dette personlige køleanlæg i fast tilstand kan en dag blive normen, fordi det ikke kræver regenerering af kølevæsker med ozonnedbrydning og potentialer for global opvarmning og kan være let og fleksibel.