Неғұрлым тиімді, энергияны үнемдейтін, жасыл және портативті салқындату әдісі адамның үздіксіз барлау бағыты болып табылады.Жақында Science журналындағы онлайн мақалада қытайлық және американдық ғалымдардың бірлескен зерттеу тобы ашқан жаңа икемді тоңазытқыш стратегиясы - «бұралмалы жылуды тоңазыту» туралы хабарланды.Зерттеу тобы талшықтар ішіндегі бұралуды өзгерту салқындатуға қол жеткізетінін анықтады.Тоңазытқыштың жоғары тиімділігіне, кішірек өлшемдерге және әртүрлі қарапайым материалдарға қолдану мүмкіндігіне байланысты осы технология негізінде жасалған «бұралмалы жылу тоңазытқышы» да перспективалы болды.
Бұл жетістікке Нанкай университетінің дәрілік химия биологиясы мемлекеттік негізгі зертханасы, фармация мектебі және Нанкай университетінің Білім министрлігінің функционалдық полимердің негізгі зертханасы профессор Лю Цзунфэн командасы мен Рэй Х. Баугман командасының бірлескен зерттеулері нәтижесінде қол жеткізілді. , Техас мемлекеттік университетінің профессоры, Даллас филиалы және Ян Шисиан, Нанкай университетінің доценті.
Тек температураны төмендетіп, оны бұраңыз
Халықаралық тоңазытқыштарды зерттеу институтының мәліметтері бойынша, қазіргі уақытта әлемде кондиционерлер мен тоңазытқыштардың электр энергиясын тұтынуы әлемдік электр энергиясын тұтынудың шамамен 20% құрайды.Қазіргі уақытта ауаны сығымдайтын тоңазытқыштың кеңінен қолданылатын принципі, әдетте, Карно тиімділігі 60% -дан аз, және дәстүрлі салқындату процестерінен бөлінетін газдар жаһандық жылынуды күшейтеді.Адамдардың тоңазытқышқа деген сұранысының артуына байланысты тоңазытқыштың тиімділігін одан әрі жақсарту, шығындарды азайту және тоңазытқыш жабдықтардың көлемін азайту үшін жаңа тоңазытқыш теориялары мен шешімдерін зерттеу кезек күттірмейтін міндетке айналды.
Табиғи резеңке созылған кезде жылу шығарады, бірақ кері тартқаннан кейін температура төмендейді.Бұл құбылыс 19 ғасырдың басында ашылған «серпімді термиялық тоңазытқыш» деп аталады.Дегенмен, жақсы салқындату әсеріне қол жеткізу үшін резеңке өз ұзындығынан 6-7 есе алдын ала созылып, содан кейін тартылуы керек.Бұл тоңазытқыштың үлкен көлемді қажет ететінін білдіреді.Сонымен қатар, «термиялық тоңазытқыштың» қазіргі Карно тиімділігі салыстырмалы түрде төмен, әдетте шамамен 32%.
«Бұралмалы салқындату» технологиясы арқылы зерттеушілер талшықты резеңке эластомерді екі рет созды (100% штамм), содан кейін екі ұшын бекітіп, оны бір шетінен бұрап, Superheliks құрылымын құрады.Кейіннен тез бұралу орын алып, резеңке талшықтардың температурасы Цельсий бойынша 15,5 градусқа төмендеді.
Бұл нәтиже «серпімді термиялық тоңазыту» технологиясын пайдаланатын салқындату әсерінен жоғары: 7 есе ұзағырақ созылған резеңке жиырылады және 12,2 градус Цельсийге дейін салқындайды.Дегенмен, егер резеңке бұралса және ұзартылса, содан кейін бір уақытта босатылса, «бұралмалы термиялық тоңазытқыш» Цельсий бойынша 16,4 градусқа дейін салқындатуы мүмкін.Лю Зунфэн дәл осындай салқындату әсерінен «бұралмалы термиялық тоңазытқыштың» резеңке көлемі «серпімді термиялық тоңазытқыштың» резеңке көлемінің тек үштен екі бөлігін құрайтынын және оның Карно тиімділігі 67% жетуі мүмкін екенін айтты, бұл ауа принципінен әлдеқайда жоғары. компрессиялық тоңазытқыш.
Балық аулау желісі мен тоқыма сызығын да салқындатуға болады
Зерттеушілер резеңкеде «бұралмалы жылуды салқындату» материалы ретінде әлі де жетілдіретін көп орын бар екенін таныстырды.Мысалы, резеңке жұмсақ құрылымға ие және айтарлықтай салқындату үшін көптеген бұрылыстарды қажет етеді.Оның жылу беру жылдамдығы баяу, материалды қайталап пайдалану және ұзақ мерзімділік сияқты мәселелерді ескеру қажет.Сондықтан басқа «бұралмалы тоңазытқыш» материалдарын зерттеу зерттеу тобы үшін маңызды серпіліс бағыты болды.
Бір қызығы, біз «бұралмалы жылуды салқындату» схемасы балық аулау және тоқыма желілеріне де қатысты екенін анықтадық.Бұрын адамдар бұл қарапайым материалдарды салқындату үшін қолдануға болатынын түсінбеді », - деді Лю Цзунфэн.
Зерттеушілер алдымен бұл қатты полимер талшықтарын бұрап, бұрандалы құрылымды қалыптастырды.Спиральді созу температураны көтеруі мүмкін, бірақ спиральді тартқаннан кейін температура төмендейді.
Эксперимент «бұралмалы жылуды салқындату» технологиясын қолдана отырып, полиэтиленнен өрілген сым температураның 5,1 градус Цельсий төмендеуін тудыруы мүмкін екенін анықтады, бұл кезде материал тікелей созылып, температураның өзгеруі байқалмайды.Полиэтилен талшығының бұл түрінің «бұралмалы термиялық салқындату» принципі мынада: созылу жиырылу процесі кезінде спиральдың ішкі бұралуы азайып, энергияның өзгеруіне әкеледі.Лю Цзунфэн бұл салыстырмалы түрде қатты материалдар резеңке талшықтарға қарағанда берік және салқындату жылдамдығы өте қысқа созылған кезде де резеңкеден асып түсетінін айтты.
Зерттеушілер сонымен қатар «бұралмалы жылуды салқындату» технологиясын жоғары беріктігі бар никельді титан пішінді жады қорытпаларына қолдану жақсы салқындату өнімділігіне әкелетінін және үлкен салқындату әсеріне жету үшін тек төмен бұралу қажет екенін анықтады.
Мысалы, никель титан қорытпасынан жасалған төрт сымды бір-біріне бұра отырып, бұраудан кейінгі температураның максималды төмендеуі 20,8 градус Цельсийге жетуі мүмкін, ал жалпы орташа температураның төмендеуі де 18,2 градус Цельсийге жетуі мүмкін.Бұл «термиялық тоңазытқыш» технологиясы арқылы қол жеткізілген 17,0 градус Цельсий салқындатуынан сәл жоғары.Бір тоңазытқыш циклі небәрі 30 секундты алады », - деді Лю Цзунфэн.
Жаңа технология болашақта тоңазытқыштарда қолданылуы мүмкін
«Бұралмалы жылуды салқындату» технологиясына сүйене отырып, зерттеушілер ағынды суды салқындата алатын тоңазытқыш үлгісін жасады.Олар салқындатқыш материал ретінде 7,7 градус Цельсий салқындату үшін сантиметрге 0,87 айналыммен айналатын үш никель титан қорытпасынан жасалған сымдарды пайдаланды.
Бұл жаңалықтың мүмкіндіктері де, қиындықтары да бар «бұралмалы жылу тоңазытқыштарын» коммерцияландыруға дейін әлі көп жол бар», - деді Рэй Боуман.Лю Зунфэн бұл зерттеуде табылған жаңа тоңазытқыш технологиясы тоңазытқыш саласындағы жаңа секторды кеңейтті деп санайды.Ол тоңазытқыш саласында энергия тұтынуды азайтудың жаңа әдісін ұсынады.
«Бұралмалы жылуды тоңазытудағы» тағы бір ерекше құбылыс – талшықтың әртүрлі бөліктерінде әртүрлі температуралар көрсетіледі, бұл талшықтың ұзындық бағыты бойынша талшықты бұрау нәтижесінде пайда болатын спиралдың мерзімді таралуынан туындайды.Зерттеушілер түс өзгертетін талшықты «бұралмалы салқындату» жасау үшін никель титан қорытпасынан жасалған сымның бетін термохромдық жабынмен қаптады.Бұрау және бұрау процесінде талшық қайтымды түсті өзгерістерге ұшырайды.Оны талшықтың бұралуын қашықтан оптикалық өлшеу үшін сезгіш элементтің жаңа түрі ретінде пайдалануға болады.Мысалы, қарапайым көзбен түс өзгерістерін бақылай отырып, материалдың қашықтықта қанша айналым жасағанын білуге болады, бұл өте қарапайым сенсор.«Лю Цзунфэн «бұралмалы термиялық салқындату» принципіне сүйене отырып, кейбір талшықтарды интеллектуалды түсті өзгертетін маталар үшін де қолдануға болатынын айтты.
Хабарлама уақыты: 13 шілде 2023 ж