სამომავლოდ, მაცივრის გაგრილებას შეიძლება მხოლოდ "გადატრიალება" დასჭირდეს

უფრო ეფექტური, ენერგიის დაზოგვის, მწვანე და პორტატული გაგრილების მეთოდი არის ადამიანის უწყვეტი ძიების მიმართულება. ახლახან ჟურნალ Science-ში ონლაინ სტატიაში მოხსენებული იყო ახალი მოქნილი გაგრილების სტრატეგიის შესახებ, რომელიც აღმოაჩინა ჩინელი და ამერიკელი მეცნიერების ერთობლივი კვლევითი ჯგუფის მიერ - "ტორსიული სითბოს გაგრილება". მკვლევარმა ჯგუფმა აღმოაჩინა, რომ ბოჭკოების შიგნით ტრიალის შეცვლამ შეიძლება მიაღწიოს გაგრილებას. მაცივრის უფრო მაღალი ეფექტურობის, მცირე ზომისა და სხვადასხვა ჩვეულებრივი მასალების გამოყენების გამო, ამ ტექნოლოგიის საფუძველზე დამზადებული „დაგრეხილი სითბოს მაცივარი“ ასევე პერსპექტიული გახდა.

ეს მიღწევა მომდინარეობს პროფესორ ლიუ ზუნფენგის გუნდის ერთობლივი კვლევის შედეგად სამედიცინო ქიმიის ბიოლოგიის სახელმწიფო საკვანძო ლაბორატორიიდან, ფარმაციის სკოლისა და ნანკაის უნივერსიტეტის განათლების სამინისტროს ფუნქციური პოლიმერის საკვანძო ლაბორატორიიდან და რეი ჰ. ბაუგმანის გუნდიდან. ტეხასის სახელმწიფო უნივერსიტეტის პროფესორი, დალასის ფილიალი და იანგ შიქსიანი, ნანკაის უნივერსიტეტის დოცენტი.

უბრალოდ შეამცირეთ ტემპერატურა და გადაატრიალეთ

სამაცივრო კვლევის საერთაშორისო ინსტიტუტის მონაცემებით, მსოფლიოში კონდიციონერებისა და მაცივრების ელექტროენერგიის მოხმარება ამჟამად გლობალური ელექტროენერგიის მოხმარების დაახლოებით 20%-ს შეადგენს. დღესდღეობით ჰაერის შეკუმშვის გაგრილების ფართოდ გამოყენებადი პრინციპი ზოგადად კარნოს ეფექტურობა 60%-ზე ნაკლებია და ტრადიციული სამაცივრო პროცესების შედეგად გამოთავისუფლებული აირები აძლიერებს გლობალურ დათბობას. ადამიანების მიერ მაცივარზე მზარდი მოთხოვნის გამო, ახალი სამაცივრო თეორიებისა და გადაწყვეტილებების შესწავლა სამაცივრო ეფექტურობის შემდგომი გასაუმჯობესებლად, ხარჯების შესამცირებლად და სამაცივრო აღჭურვილობის ზომის შესამცირებლად გახდა გადაუდებელი ამოცანა.

ბუნებრივი რეზინი გამოიმუშავებს სითბოს გაჭიმვისას, მაგრამ ტემპერატურა შემცირდება უკან დახევის შემდეგ. ამ ფენომენს ეწოდება "ელასტიური თერმული გაგრილება", რომელიც აღმოაჩინეს ჯერ კიდევ მე -19 საუკუნის დასაწყისში. თუმცა, კარგი გაგრილების ეფექტის მისაღწევად, საჭიროა რეზინის წინასწარ გაჭიმვა მის სიგრძეზე 6-7-ჯერ და შემდეგ უკან დახევა. ეს ნიშნავს, რომ გაგრილება მოითხოვს დიდ მოცულობას. უფრო მეტიც, „თერმული გაგრილების“ ამჟამინდელი კარნოს ეფექტურობა შედარებით დაბალია, ჩვეულებრივ მხოლოდ დაახლოებით 32%.

„ტორსიული გაგრილების“ ტექნოლოგიის მეშვეობით მკვლევარებმა ორჯერ გააჭიმეს ბოჭკოვანი რეზინის ელასტომერი (100% დაძაბვა), შემდეგ დააფიქსირეს ორივე ბოლო და ერთი ბოლოდან გადაუგრიხეს სუპერჰელიქსის სტრუქტურის შესაქმნელად. შემდგომში მოხდა სწრაფი გადახვევა და რეზინის ბოჭკოების ტემპერატურა 15,5 გრადუსი ცელსიუსით შემცირდა.

ეს შედეგი უფრო მაღალია, ვიდრე გაგრილების ეფექტი „ელასტიური თერმული გაგრილების“ ტექნოლოგიის გამოყენებით: რეზინი, რომელიც 7-ჯერ მეტხანს არის დაჭიმული, იკუმშება და ცივდება 12,2 გრადუს ცელსიუსამდე. თუმცა, თუ რეზინი დაგრეხილი და დაჭიმულია, შემდეგ კი ერთდროულად გათავისუფლდება, „ტორსიული თერმული გაგრილება“ შეიძლება გაცივდეს 16,4 გრადუს ცელსიუსამდე. ლიუ ზუნფენგმა თქვა, რომ იგივე გამაგრილებელი ეფექტის პირობებში, „ბრუნი თერმული გაგრილების“ რეზინის მოცულობა მხოლოდ „ელასტიური თერმული სამაცივრე“ რეზინის ორი მესამედია და მისი კარნოს ეფექტურობა შეიძლება მიაღწიოს 67%-ს, ბევრად აღემატება ჰაერის პრინციპს. შეკუმშვის გაგრილება.

სათევზაო ხაზი და ტექსტილის ხაზი ასევე შეიძლება გაცივდეს

მკვლევარებმა გააცნეს, რომ ჯერ კიდევ ბევრი ადგილია გაუმჯობესებისთვის კაუჩუკში, როგორც „ტორსიული სითბოს გაგრილების“ მასალაში. მაგალითად, რეზინას აქვს რბილი ტექსტურა და საჭიროებს ბევრ გადახვევას მნიშვნელოვანი გაგრილების მისაღწევად. მისი სითბოს გადაცემის სიჩქარე ნელია და გასათვალისწინებელია ისეთი საკითხები, როგორიცაა მასალის განმეორებითი გამოყენება და გამძლეობა. ამიტომ, სხვა „ტორსიული სამაცივრო“ მასალების შესწავლა მნიშვნელოვანი გარღვევის მიმართულება გახდა მკვლევარის გუნდისთვის.

საინტერესოა, რომ ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ „ტორსიული თერმული გაგრილების“ სქემა ასევე გამოიყენება თევზაობისა და ტექსტილის ხაზებზე. ადრე ხალხს არ ესმოდა, რომ ეს ჩვეულებრივი მასალები შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაგრილებისთვის, ”- თქვა ლიუ ზუნფენგმა.

მკვლევარებმა ჯერ გადაუგრიხეს ეს ხისტი პოლიმერული ბოჭკოები და შექმნეს ხვეული სტრუქტურა. სპირალის გაჭიმვამ შეიძლება გაზარდოს ტემპერატურა, მაგრამ სპირალის გამობრუნების შემდეგ ტემპერატურა იკლებს.

ექსპერიმენტმა დაადგინა, რომ „ტორსიული სითბური გაგრილების“ ტექნოლოგიის გამოყენებით, პოლიეთილენის შეკრულ მავთულს შეუძლია ტემპერატურის ვარდნა 5,1 გრადუსი ცელსიუსით, ხოლო მასალა პირდაპირ იჭიმება და იხსნება ტემპერატურის ცვლილების თითქმის არ შეინიშნება. ამ ტიპის პოლიეთილენის ბოჭკოების „ბრუნვითი თერმული გაგრილების“ პრინციპია ის, რომ გაჭიმვის შეკუმშვის პროცესში მცირდება სპირალის შიდა გადახვევა, რაც იწვევს ენერგიის ცვლილებას. ლიუ ზუნფენგმა თქვა, რომ ეს შედარებით მძიმე მასალები უფრო გამძლეა, ვიდრე რეზინის ბოჭკოები, და გაგრილების სიჩქარე აღემატება რეზინისას, მაშინაც კი, როდესაც ძალიან მოკლედ არის დაჭიმული.

მკვლევარებმა ასევე დაადგინეს, რომ ნიკელის ტიტანის ფორმის მეხსიერების შენადნობებზე „ტორსიული სითბოს გაგრილების“ ტექნოლოგიის გამოყენება უფრო მაღალი სიმტკიცით და უფრო სწრაფი სითბოს გადაცემით განაპირობებს გაგრილების უკეთეს შესრულებას და მხოლოდ უფრო დაბალი შემობრუნება არის საჭირო უფრო დიდი გაგრილების ეფექტის მისაღწევად.

მაგალითად, ოთხი ნიკელის ტიტანის შენადნობი მავთულის ერთად გადახვევით, მაქსიმალური ტემპერატურის ვარდნა გადახვევის შემდეგ შეიძლება მიაღწიოს 20,8 გრადუს ცელსიუსს, ხოლო მთლიანი საშუალო ტემპერატურის ვარდნა ასევე შეიძლება მიაღწიოს 18,2 გრადუს ცელსიუსს. ეს ოდნავ აღემატება 17.0 გრადუს ცელსიუსის გაგრილებას, რომელიც მიღწეულია "თერმული გაგრილების" ტექნოლოგიის გამოყენებით. ერთი გაგრილების ციკლს მხოლოდ 30 წამი სჭირდება“, - თქვა ლიუ ზუნფენგმა.

ახალი ტექნოლოგიების გამოყენება მომავალში მაცივრებში შეიძლება

„ტორსიული სითბოს გაგრილების“ ტექნოლოგიის საფუძველზე მკვლევარებმა შექმნეს მაცივრის მოდელი, რომელსაც შეუძლია წყლის გაციება. გამაგრილებელ მასალად მათ გამოიყენეს ნიკელის ტიტანის შენადნობის სამი მავთული, რომლებიც ატრიალებდნენ 0,87 ბრუნს სანტიმეტრზე 7,7 გრადუს ცელსიუსამდე გაგრილების მისაღწევად.

ამ აღმოჩენას ჯერ კიდევ დიდი გზა აქვს გასავლელი „დაგრეხილი სითბოს მაცივრების“ კომერციალიზაციამდე, როგორც შესაძლებლობებით, ასევე გამოწვევებით“, - თქვა რეი ბოუმენმა. Liu Zunfeng თვლის, რომ ამ კვლევაში აღმოჩენილმა სამაცივრო ტექნოლოგიამ გააფართოვა ახალი სექტორი სამაცივრო სფეროში. ეს უზრუნველყოფს ახალ გზას ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად სამაცივრო სფეროში.

კიდევ ერთი განსაკუთრებული ფენომენი "ტორსიული სითბოს გაგრილებაში" არის ის, რომ ბოჭკოს სხვადასხვა ნაწილს აქვს განსხვავებული ტემპერატურა, რაც გამოწვეულია სპირალის პერიოდული განაწილებით, რომელიც წარმოიქმნება ბოჭკოს სიგრძის მიმართულებით ბოჭკოების გადახვევით. მკვლევარებმა დაფარეს ნიკელის ტიტანის შენადნობის მავთულის ზედაპირი თერმოქრომიზმის საფარით, რათა "ბრუნვითი გაგრილება" ფერის შემცვლელი ბოჭკო გაეკეთებინათ. გადახვევისა და გადახვევის პროცესში ბოჭკო განიცდის შექცევად ფერთა ცვლილებებს. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ახალი ტიპის სენსორული ელემენტი ბოჭკოების გადახვევის დისტანციური ოპტიკური გაზომვისთვის. მაგალითად, შეუიარაღებელი თვალით ფერის ცვლილებებზე დაკვირვებით შეიძლება გაიგოთ რამდენი ბრუნი მოახდინა მასალამ მანძილზე, რაც ძალიან მარტივი სენსორია. ”ლიუ ზუნფენგმა თქვა, რომ ”ბრუნი სითბოს გაგრილების” პრინციპზე დაყრდნობით, ზოგიერთი ბოჭკო ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინტელექტუალური ფერის შეცვლის ქსოვილებისთვის.