Een team van onderzoekers van de Nankai University heeft een meerlaags materiaal voor thermisch beheer ontwikkeld dat reageert op warmte of kou door zichzelf op te vouwen of uit te vouwen zonder dat er een externe stroombron nodig is. In hun paper gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences, de groep beschrijft hoe ze het materiaal hebben ontwikkeld en beschrijft de prestaties ervan tijdens het testen.

Terwijl wetenschappers over de hele wereld werken aan de ontwikkeling van alternatieve energiebronnen, werken anderen aan manieren om de reeds ontwikkelde energiebronnen te gebruiken, bijvoorbeeld zonne-energie of technologieën voor stralingskoeling. In deze nieuwe poging zochten de onderzoekers naar een manier om een ​​apparaat te schakelen tussen het gebruik van zonneverwarming of stralingskoeling, automatisch en zonder de noodzaak van een secundaire stroombron.

Ter inspiratie wendden de onderzoekers zich tot het Himalaya-konijn, dat een vacht heeft die van kleur verandert afhankelijk van het seizoen, en de bladeren van de Mimosa pudica-plant - de bladeren openen en sluiten als reactie op temperatuurveranderingen. Hun observaties suggereerden dat er een materiaal zou kunnen worden gemaakt dat zich op dezelfde manier zou gedragen als de plant, waardoor er tussen thermische apparaten kan worden geschakeld.

Na veel testen kwamen de onderzoekers met een meerlagig materiaal dat zich gedroeg zoals ze zich hadden voorgesteld. Het materiaal is gemaakt door polymeersubeenheden samen te voegen als een enkel materiaal. Elk van de subeenheden is gemaakt van materiaal dat is ontworpen om zich anders te gedragen, afhankelijk van de omgevingstemperatuur.

Het eindproduct werd gemaakt door een automatische actuator met infraroodemissiviteit over een substraat met stralingskoeleigenschappen te plaatsen. In de praktijk zou het materiaal onder normale omstandigheden plat blijven liggen totdat de omgevingstemperatuur een bepaald punt bereikte. Op dat moment zou de bovenste laag zichzelf oprollen tot een buis, waardoor het donkere substraat eronder zichtbaar wordt.

De onderzoekers testten hun materiaal door het onder verschillende temperatuuromstandigheden buiten neer te leggen. Ze ontdekten dat de zonneverwarmingscapaciteit ongeveer 252,2 watt per vierkante meter bedroeg. Het had een koelvermogen van ongeveer 59,7 watt per vierkante meter. Ze suggereren dat hun materiaal met enkele revisies in de praktijk kan worden ingezet als een apparaat voor thermisch beheer dat geen energie nodig heeft om te werken. + Verder verkennen

Stralingskoeling en zonneverwarming uit één systeem, geen elektriciteit nodig

© 2022 Science X Network