Ett team av forskare vid Nankai University har utvecklat ett termiskt hanteringsmaterial i flera lager som reagerar på värme eller kyla genom att vika eller veckla ut sig själv utan behov av en extern strömkälla. I deras artikel publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences, gruppen beskriver hur de kom att utveckla materialet och detaljerade dess prestanda när de testades.

När forskare runt om i världen arbetar med att utveckla alternativa energikällor, arbetar andra med sätt att använda de som redan har utvecklats - solenergi, till exempel, eller teknik för strålningskylning. I denna nya ansträngning sökte forskarna ett sätt att växla en enhet mellan användning av solvärme eller strålningskylning, automatiskt och utan behov av en sekundär strömkälla.

För inspiration vände sig forskarna till Himalayakaninen, som har päls som ändrar färg beroende på årstid, och bladen från Mimosa pudica-växten – dess blad öppnas och stängs som reaktion på temperaturförändringar. Deras observationer antydde att ett material kunde tillverkas som skulle bete sig på samma sätt som anläggningen, vilket gör det möjligt att växla mellan termiska enheter.

Efter mycket testande kom forskarna fram till ett material i flera lager som betedde sig som de hade tänkt sig. Materialet gjordes genom att sätta samman polymersubenheter som ett enda material. Var och en av underenheterna var gjord av material utformat för att bete sig annorlunda beroende på omgivningstemperaturen.

Den färdiga produkten gjordes genom att placera ett automatiskt manöverdon med infraröd emissivitet över ett substrat med strålningskylningsegenskaper. I praktiken skulle materialet ligga plant under normala förhållanden tills omgivningstemperaturen nådde en viss punkt. Vid den tidpunkten skulle det översta lagret rulla upp sig självt till ett rör och exponera det mörka substratet nedanför.

Forskarna testade sitt material genom att lägga det utomhus under olika temperaturförhållanden. De fann att dess solvärmekapacitet uppgick till cirka 252,2 watt per kvadratmeter. Den hade en kyleffekt på cirka 59,7 watt per kvadratmeter. De föreslår att deras material med vissa revideringar skulle kunna distribueras i verkliga miljöer som en värmehanteringsenhet som kräver noll energi för att köras. + Utforska vidare

Strålningskylning och solvärme från ett system, ingen el behövs

© 2022 Science X Network