[ad_1]

چند سال پیش ، محققان دانشگاه پلی تکنیک کاتالونیا و دانشگاه کمبریج مجموعه ای از آزمایشات ساده را انجام دادند که می تواند برای خنک کننده و خنک کننده بسیار مهم باشد.

آنها بلورهای پلاستیکی نئوپنتیل گلیکول – ماده شیمیایی رایجی که برای ساختن رنگ و روان کننده ها استفاده می شود – را در محفظه ای قرار دادند ، روغن اضافه کردند و پیستون را چرخاندند. با فشرده سازی و فشار مایع ، دمای بلورها حدود 40 درجه سانتی گراد افزایش می یابد.

این حداقل بزرگترین تغییر دما تاکنون از زمان فشار دادن مواد به ثبت رسیده است ، حداقل زمانی که یافته ها سال گذشته در مقاله ای در ارتباطات طبیعت منتشر شد. و کاهش فشار اثر معکوس دارد و کریستال ها را به شدت خنک می کند.

تیم تحقیق گفت که نتایج تأکید می کند رویکرد امیدوار کننده ای برای جایگزینی مبردهای سنتی ، به طور بالقوه “خنک کننده سازگار با محیط زیست و بدون به خطر انداختن عملکرد”. آژانس بین المللی انرژی پیش بینی کرده است ، چنین پیشرفت بسیار مهمی است ، زیرا رشد ثروت ، افزایش جمعیت و افزایش دما می تواند تا سال 2050 نیازهای انرژی خنک کننده داخلی را تا سه برابر افزایش دهد.

تغییر دما در مواد قابل مقایسه با هیدروفلوئوروکربن ها است که باعث خنک شدن در سیستم های استاندارد تهویه مطبوع و یخچال ها می شود. با این حال ، هیدروفلوروکربن ها گازهای گلخانه ای قدرتمندی هستند.

این کار براساس پدیده ای شناخته شده است که مدتهاست شناخته شده است ، اگر شما یک بالون را کشیده اید و آن را به لب های خود لمس کرده اید ، جایی که مواد به اصطلاح کالری هنگام قرار گرفتن در معرض فشار یا استرس ، گرما منتشر می کنند ، شناخته می شود. قرار دادن برخی مواد در میدان های مغناطیسی و الکتریکی یا ترکیبی از این نیروها ، در برخی موارد نیز ترفندهایی ایجاد می کند.

دانشمندان چندین دهه است که بر اساس این اصول یخچال های مغناطیسی تولید می کنند ، گرچه آنها به آهن رباهای بزرگ ، قدرتمند و گران قیمت احتیاج دارند. اما طبق بررسی روز پنجشنبه ساینس توسط Xavier Moya و ND Mathur ، متخصصان مواد در دانشگاه کمبریج ، که روی آزمایش های توضیح داده شده در بالا کار کردند ، محققان در این زمینه پیشرفت چشمگیری دارند.

محققان خاطرنشان كردند ، تیم تحقیقاتی بسیاری از مواد كالری را كه تحت تغییرات دمایی زیادی قرار دارند ، شناسایی كرده و آنها را در نمونه اولیه دستگاه های گرمایش و سرمایش كار می دهند. مواد و دستگاه هایی که می توانند با استفاده از برق ، ولتاژ و فشار مقادیر زیادی گرما را پراکنده و منتقل کنند – رویکردهایی که در واقع بیش از یک دهه پیش آغاز شده اند – در حال حاضر با چندین دهه برودتی مبتنی بر مغناطیس مطابقت دارند.

علاوه بر كاهش نياز به هيدروفلوئوركربن ها ، اميد است كه اين تكنولوژي با توجه به گرماي آزاد شده نسبت به مقدار انرژي مورد نياز براي تغيير ، در نهايت از نظر صرفه جويي در مصرف برق از يخچال هاي استاندارد بهره مند شود. یک تفاوت اساسی با این فناوری این است که مواد جامد باقی می مانند ، در حالی که مبردهای سنتی مانند هیدروفلوروکربن ها با جابجایی بین فازهای گاز و مایع کار می کنند.

فعال سازی تغییر فاز

نحوه کار این فناوری در اینجا است:

بسیاری از مواد ، تغییرات دمایی کمی را در نیروهای خاص نشان می دهند. اما محققان به دنبال موادی هستند که در حالت ایده آل با کمترین انرژی ممکن ممکن است دستخوش تغییرات اساسی شوند. در میان مواد دیگر ، برخی از آلیاژهای فلزی نتایج استرس امیدوار کننده ای را نشان داده اند. برخی از سرامیک ها و پلیمرها به خوبی به میدان های الکتریکی پاسخ می دهند. و نمکهای غیر آلی و لاستیک امیدوار کننده فشار به نظر می رسند.

نیروها یا میادین ، ​​اتمها یا مولکولها را به روشهای منظم تری در مواد قرار می دهند ، در نتیجه تغییر فازی شبیه به آنچه در هنگام تبدیل مولکولهای آب با جریان آزاد به بلورهای یخ جمع و جور ایجاد می شود ، ایجاد می شود. (با این وجود ، در مورد مواد گرمایی ، تا زمانی که مواد جامد باقی بمانند ، تغییراتی هم رخ می دهد ، البته ماده ای که جامدتر باشد.) این فرآیند به اندازه کافی گرمای نهان ساطع می کند تا اختلاف انرژی بین دو حالت را حساب کند. هنگام بازگشت مواد ، هنگامی که نیروها آزاد می شوند ، منجر به کاهش دما می شود ، سپس می توان از آن برای خنک سازی استفاده کرد.

این تفاوت چندانی با عملکرد یخچالهای امروزی ندارد: آنها هیدرو فلوروکربنها را از حالت فشرده خارج می کنند تا جایی که از مایع به گاز تبدیل می شوند. جون کوی ، دانشمند ارشد آزمایشگاه ایمز می گوید ، اما این رویکرد حالت جامد می تواند بسیار کم مصرف باشد ، حداقل تا حدی به این دلیل که برای تغییر فاز مجبور نیستید مولکول ها را به همان اندازه منتقل کنید.

انتقال بازار

کلید تأمین تجهیزات تجاری قابل رقابت ، شناسایی مواد مقرون به صرفه ای است که دچار تغییرات دمایی زیادی می شوند ، برگشت پذیری آنها آسان است ، در برابر چرخه های طولانی این تغییرات بدون خراب شدن مقاومت می کنند (یخچال های تجاری می توانند میلیون ها چرخه کار کنند) و ارزان قیمت هستند.

برخی از مواد و کاربردها در حال نزدیک شدن به بازار تجاری هستند ، می گوید: ایچیرو تاکهوچی ، دانشمند مواد در دانشگاه مریلند. وی شرکتی را برای تولید دستگاههای خنک کننده از موادی که به استرس در حدود یک دهه قبل پاسخ می دهند ، ایجاد کرد ، به نام فناوری انرژی و سنسور مریلند.

تیم تحقیقاتی وی یک دستگاه خنک کننده نمونه اولیه ساختند که لوله های ساخته شده از نیکل تیتانیوم را فشرده و آزاد می کند تا باعث گرم شدن و خنک شدن شود. آب عبوری از لوله ها گرما را در مرحله اولیه جذب و پخش می کند و سپس فرآیند به سمت آب خنک که می تواند برای خنک کردن ظرف یا فضای زندگی استفاده شود ، برگشت می یابد.

نمونه اولیه دستگاه خنک کننده که توسط گروه تحقیقاتی Ichiro Takeuchi تولید شده است.

با احترام: ICHIRO TAKEUCHI

این شرکت قصد دارد یک کولر شرابی تولید کند که به همان ظرفیت خنک کننده یخچال بزرگ یا واحد پنجره متغیر مانند محصول اصلی ، با استفاده از ماده نامشخص اما ارزان تر ، نیاز ندارد.

ماین ، یکی از نویسندگان ساینس ، حدود یک سال و نیم پیش بنیان گذاری خود را آغاز کرد. او می گوید Barocal ، مستقر در كمبریج ، انگلیس ، نمونه اولیه پمپ حرارتی را با تكیه بر بلورهای پلاستیكی كه “به نئوپنتیل گلیكول متصل می شوند ، اما بهتر” ساخته است.

در مجموع ، حدود دوازده استارت آپ برای تجاری سازی این فناوری تشکیل شده است و تعدادی از شرکت های موجود از جمله غول لوازم خانگی چینی Haier و شرکت فضانوردی آمریکا نیز پتانسیل آن را بررسی کرده اند.

کوی انتظار دارد که طی پنج تا 10 سال آینده برخی از اولین محصولات تجاری را بر اساس موادی تغییر دهد که در اثر فشار و استرس تغییر دما می دهند ، اما او می گوید که سالها طول می کشد تا قیمت ها با محصولات استاندارد تبرید قابل رقابت باشند.

بروزرسانی: این داستان برای روشن شدن زمان آزمایش با نئوپنتیل گلیکول به روز شده است.

[ad_2]

منبع: unbox-khabar.ir