Gadgetul purtabil alimentat cu energie solară reglează automat temperatura corpului

A alerga cald și rece –

Fabricat din polimeri flexibili, s-ar putea potrivi în îmbrăcămintea tehnică.

Există doar atât de multă căldură – sau frig – pe care corpul uman o poate suporta. Aceasta poate fi o problemă în medii extreme, de la temperaturi polare sub zero până la căldura nemiloasă a Sahara, și nu se oprește la Pământ. Menținerea temperaturii este, de asemenea, o problemă pentru astronauți. Vidul spațiului este un congelator uriaș, iar expunerea la lumina directă a soarelui poate fi la fel de brutală ca și frigul.

Tehnologia de îmbrăcăminte care reglează temperatura corpului are de obicei doar o singură direcție: încălzire sau răcire. De asemenea, tinde să fie voluminos și are nevoie de energie substanțială care, în cele din urmă, consumă bateriile. Ce se întâmplă dacă ar exista un sistem care atât încălzește cât și răcește în timp ce funcționează cu o sursă constantă de energie regenerabilă?

O echipă de cercetători, condusă de Ziyuan Wang de la Universitatea Nankai din Tianjin, China, a creat un program flexibil, alimentat cu energie solara dispozitiv care poate fi încorporat în îmbrăcăminte și reglează corpul prin încălzirea sau răcirea activă a pielii. De asemenea, funcționează continuu timp de 24 de ore și are nevoie doar de lumina soarelui pentru a se reîncărca.

„Pentru a obține durabilitatea și flexibilitatea necesare, precum și greutatea redusă, unitatea de management termic pentru corp trebuie să fie foarte eficientă în transferul de energie și să aibă un consum redus de energie”, a spus echipa într-un studiu publicat recent în Science.

Bateriile nu sunt incluse

Noul sistem al lui Wang combină puterea unei celule solare cu cea a unui aparat electrocaloric. Celule solare, cunoscute și sub numele de celule fotovoltaice, sunt realizate din materiale care sunt semiconductori, care pot absorbi energia din lumina soarelui și o pot transforma în electricitate. În acest caz, materialul fotovoltaic folosit este un polimer flexibil.

Cealaltă componentă este un dispozitiv electrocaloric care își schimbă temperatura atunci când este plasat într-un câmp electric, aplicarea câmpului va încălzi materialul, în timp ce îndepărtarea acestuia îl va răci.

Sistemul dezvoltat de Wang și colegii săi este realizat dintr-un tip de polivinil. Acest material flexibil funcționează ca un izolator, integrând o celulă solară în afara polivinilului cu un dispozitiv electrocaloric dedesubt. Când a fost expusă la lumina soarelui, celula solară a făcut exact ceea ce se aștepta, transformând lumina soarelui în energie electrică. Această energie electrică este apoi transferată la dispozitivul electrocaloric, unde (presupunând că dispozitivul este în modul de răcire) apariția unui câmp electric va încălzi dispozitivul. Celula solară produce suficientă putere pentru a menține întregul sistem în funcțiune, iar orice energie suplimentară este păstrată într-un dispozitiv separat de stocare a energiei.

Dați-l în sus sau în jos

Orice energie stocată în timpul zilei devine deosebit de utilă după apusul soarelui. În întuneric, sistemul folosește automat energia din atașamentul de stocare pentru a continua noaptea. Modurile de încălzire și răcire pot fi schimbate cu ușurință pe măsură ce devine mai cald sau mai rece. Și, atunci când sistemul rămâne fără energie, nu este nevoie să conectați nimic – expunerea directă la lumina solară timp de 12 ore îl va reîncărca.

„Cu aceste două moduri de lucru, termoreglarea controlabilă bidirecțională pentru răcire și încălzire poate fi implementată după cum este necesar”, au spus cercetătorii în același timp. studiu.

Deci, cum poate un explorator, astronaut sau oricine într-un mediu extrem să poarte acest dispozitiv? Wang propune un costum cu panouri de încălzire-răcire atașate la partea din față și din spate a pieptului, brațelor și picioarelor. Deoarece panourile sunt atât de flexibile și ușoare, o îmbrăcăminte ca aceasta nu ar îngreuna pe cineva care se confruntă cu o căldură fulgerătoare.

Deși această tehnologie de termoreglare ar putea să nu fie încă disponibilă, Wang speră că ar putea fi o descoperire semnificativă pentru cei care trebuie să lucreze în medii extreme, chiar și pentru astronauții care trebuie să înfrunte întunericul înghețat pentru a ieși într-o plimbare în spațiu.

Science, 2023. DOI: 10.1126/science.adj3654