भविष्यात, रेफ्रिजरेटर कूलिंग फक्त "ट्विस्ट" करणे आवश्यक आहे

अधिक कार्यक्षम, ऊर्जा-बचत, हिरवी आणि पोर्टेबल कूलिंग पद्धत ही मानवी अविरत अन्वेषणाची दिशा आहे. अलीकडे, जर्नल सायन्समधील एका ऑनलाइन लेखात चिनी आणि अमेरिकन शास्त्रज्ञांच्या संयुक्त संशोधन पथकाने शोधलेल्या नवीन लवचिक रेफ्रिजरेशन स्ट्रॅटेजीवर अहवाल दिला आहे - “टॉर्शनल हीट रेफ्रिजरेशन”. रिसर्च टीमला असे आढळून आले की तंतूंच्या आतील वळण बदलल्याने कूलिंग मिळू शकते. उच्च रेफ्रिजरेशन कार्यक्षमता, लहान आकार आणि विविध सामान्य सामग्रीसाठी लागू होण्यामुळे, या तंत्रज्ञानावर आधारित "ट्विस्टेड हीट रेफ्रिजरेटर" देखील आशादायक बनले आहे.

हे यश प्रोफेसर लिऊ झुनफेंग यांच्या मेडिसिनल केमिस्ट्री बायोलॉजीच्या स्टेट की लॅबोरेटरी, स्कूल ऑफ फार्मसी आणि नानकाई युनिव्हर्सिटीच्या शिक्षण मंत्रालयाच्या फंक्शनल पॉलिमरच्या मुख्य प्रयोगशाळेच्या आणि रे एच. बाउगमन यांच्या टीमच्या सहकारी संशोधनातून प्राप्त झाले आहे. , टेक्सास स्टेट युनिव्हर्सिटी, डॅलस शाखेचे प्राध्यापक आणि नानकाई विद्यापीठाचे डॉसेंट यांग शिक्सियान.

फक्त तापमान कमी करा आणि ते फिरवा

इंटरनॅशनल रेफ्रिजरेशन रिसर्च इन्स्टिट्यूटच्या आकडेवारीनुसार, जगातील एअर कंडिशनर्स आणि रेफ्रिजरेटर्सचा वीज वापर सध्या जागतिक विजेच्या वापराच्या सुमारे 20% आहे. आजकाल एअर कॉम्प्रेशन रेफ्रिजरेशनच्या मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या तत्त्वाची कार्नोट कार्यक्षमता 60% पेक्षा कमी आहे आणि पारंपारिक रेफ्रिजरेशन प्रक्रियेद्वारे सोडले जाणारे वायू ग्लोबल वार्मिंगला वाढवत आहेत. मानवाकडून रेफ्रिजरेशनच्या वाढत्या मागणीमुळे, नवीन रेफ्रिजरेशन सिद्धांत आणि रेफ्रिजरेशन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी उपाय शोधणे, खर्च कमी करणे आणि रेफ्रिजरेशन उपकरणांचा आकार कमी करणे हे एक तातडीचे काम बनले आहे.

नैसर्गिक रबर ताणल्यावर उष्णता निर्माण करेल, परंतु माघार घेतल्यानंतर तापमान कमी होईल. या घटनेला "लवचिक थर्मल रेफ्रिजरेशन" असे म्हणतात, ज्याचा शोध 19 व्या शतकाच्या सुरूवातीस झाला आहे. तथापि, चांगला कूलिंग इफेक्ट प्राप्त करण्यासाठी, रबरला त्याच्या स्वतःच्या लांबीच्या 6-7 पट आधी ताणले जाणे आणि नंतर मागे घेणे आवश्यक आहे. याचा अर्थ रेफ्रिजरेशनसाठी मोठ्या प्रमाणात आवश्यक आहे. शिवाय, "थर्मल रेफ्रिजरेशन" ची सध्याची कार्नोट कार्यक्षमता तुलनेने कमी आहे, सहसा फक्त 32%.

"टॉर्शनल कूलिंग" तंत्रज्ञानाद्वारे, संशोधकांनी तंतुमय रबर इलास्टोमर दोनदा (100% ताण) ताणला, नंतर दोन्ही टोके निश्चित केली आणि सुपरहेलिक्स रचना तयार करण्यासाठी एका टोकापासून ते फिरवले. त्यानंतर, जलद वळणे झाले आणि रबर तंतूंचे तापमान 15.5 अंश सेल्सिअसने कमी झाले.

हा परिणाम 'इलॅस्टिक थर्मल रेफ्रिजरेशन' तंत्रज्ञान वापरून कूलिंग इफेक्टपेक्षा जास्त आहे: 7 पट लांब ताणलेले रबर आकुंचन पावते आणि 12.2 अंश सेल्सिअसपर्यंत थंड होते. तथापि, जर रबर वळवले आणि वाढवले ​​आणि नंतर एकाच वेळी सोडले तर 'टॉर्शनल थर्मल रेफ्रिजरेशन' 16.4 अंश सेल्सिअस पर्यंत थंड होऊ शकते. लिऊ झुनफेंग म्हणाले की, त्याच शीतकरणाच्या प्रभावाखाली, 'टॉर्शनल थर्मल रेफ्रिजरेशन' चे रबर व्हॉल्यूम 'इलॅस्टिक थर्मल रेफ्रिजरेशन' रबरच्या फक्त दोन-तृतियांश आहे आणि त्याची कार्नोट कार्यक्षमता 67% पर्यंत पोहोचू शकते, जे हवेच्या तत्त्वापेक्षा खूप श्रेष्ठ आहे. कॉम्प्रेशन रेफ्रिजरेशन.

फिशिंग लाइन आणि टेक्सटाईल लाइन देखील थंड केली जाऊ शकते

संशोधकांनी अशी ओळख करून दिली आहे की "टॉर्शनल हीट रेफ्रिजरेशन" सामग्री म्हणून रबरमध्ये सुधारणा करण्यासाठी अजूनही खूप जागा आहे. उदाहरणार्थ, रबरची रचना मऊ असते आणि लक्षणीय थंड होण्यासाठी अनेक वळणांची आवश्यकता असते. त्याची उष्णता हस्तांतरण गती मंद आहे, आणि सामग्रीचा वारंवार वापर आणि टिकाऊपणा यासारख्या समस्यांचा विचार करणे आवश्यक आहे. म्हणून, इतर "टॉर्शनल रेफ्रिजरेशन" सामग्रीचा शोध घेणे ही संशोधन कार्यसंघासाठी एक महत्त्वाची दिशा ठरली आहे.

विशेष म्हणजे, आम्हाला आढळले आहे की 'टॉर्शनल हीट कूलिंग' योजना मासेमारी आणि टेक्सटाईल लाइनसाठी देखील लागू आहे. पूर्वी, लोकांना हे समजले नाही की हे सामान्य साहित्य थंड करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते, “लिऊ झुनफेंग म्हणाले.

संशोधकांनी प्रथम हे कठोर पॉलिमर तंतू फिरवले आणि एक पेचदार रचना तयार केली. हेलिक्स स्ट्रेच केल्याने तापमान वाढू शकते, परंतु हेलिक्स मागे घेतल्यानंतर तापमान कमी होते.

प्रयोगात असे आढळून आले की "टॉर्शनल हीट कूलिंग" तंत्रज्ञानाचा वापर करून, पॉलीथिलीन ब्रेडेड वायर 5.1 अंश सेल्सिअस तापमानात घट निर्माण करू शकते, तर सामग्री थेट ताणली जाते आणि तापमानात कोणताही बदल दिसून येत नाही. या प्रकारच्या पॉलिथिलीन फायबरच्या 'टॉर्शनल हीट कूलिंग'चे तत्त्व असे आहे की स्ट्रेचिंग आकुंचन प्रक्रियेदरम्यान, हेलिक्सचे अंतर्गत वळण कमी होते, ज्यामुळे ऊर्जेमध्ये बदल होतात. लिऊ झुनफेंग म्हणाले की हे तुलनेने कठोर साहित्य रबर तंतूंपेक्षा अधिक टिकाऊ असतात आणि थंड होण्याचा दर अगदी लहान असतानाही रबरापेक्षा जास्त असतो.

संशोधकांना असेही आढळून आले की निकेल टायटॅनियम आकाराच्या मेमरी मिश्र धातुंना उच्च शक्ती आणि जलद उष्णता हस्तांतरणासह "टॉर्शनल हीट कूलिंग" तंत्रज्ञान लागू केल्याने चांगले कूलिंग कार्यप्रदर्शन होते आणि अधिक थंड प्रभाव प्राप्त करण्यासाठी फक्त कमी ट्विस्ट आवश्यक आहे.

उदाहरणार्थ, चार निकेल टायटॅनियम मिश्र धातुच्या तारांना एकत्र वळवून, न वळवल्यानंतर कमाल तापमानातील घसरण 20.8 अंश सेल्सिअसपर्यंत पोहोचू शकते आणि एकूण सरासरी तापमानातील घट देखील 18.2 अंश सेल्सिअसपर्यंत पोहोचू शकते. हे 'थर्मल रेफ्रिजरेशन' तंत्रज्ञान वापरून मिळवलेल्या 17.0 अंश सेल्सिअस कूलिंगपेक्षा किंचित जास्त आहे. एक रेफ्रिजरेशन सायकल फक्त 30 सेकंद घेते, “लिऊ झुन्फेंग म्हणाले.

भविष्यात रेफ्रिजरेटर्समध्ये नवीन तंत्रज्ञानाचा वापर केला जाऊ शकतो

"टॉर्शनल हीट रेफ्रिजरेशन" तंत्रज्ञानावर आधारित, संशोधकांनी एक रेफ्रिजरेटर मॉडेल तयार केले आहे जे वाहणारे पाणी थंड करू शकते. त्यांनी कूलिंग मटेरियल म्हणून तीन निकेल टायटॅनियम मिश्र तारांचा वापर केला, 7.7 अंश सेल्सिअस थंड होण्यासाठी 0.87 क्रांती प्रति सेंटीमीटर फिरवली.

'ट्विस्टेड हीट रेफ्रिजरेटर्स'च्या व्यापारीकरणापूर्वी या शोधाला अजून खूप मोठा पल्ला गाठायचा आहे, ज्यामध्ये संधी आणि आव्हाने आहेत, “रे बोमन म्हणाले. या अभ्यासात सापडलेल्या नवीन रेफ्रिजरेशन तंत्रज्ञानामुळे रेफ्रिजरेशन क्षेत्रात नवीन क्षेत्राचा विस्तार झाला आहे, असा विश्वास लिऊ झुनफेंग यांनी व्यक्त केला आहे. हे रेफ्रिजरेशन क्षेत्रात उर्जेचा वापर कमी करण्याचा एक नवीन मार्ग प्रदान करेल.

"टॉर्शनल हीट रेफ्रिजरेशन" मधील आणखी एक विशेष घटना म्हणजे फायबरचे वेगवेगळे भाग वेगवेगळे तापमान प्रदर्शित करतात, जे फायबरच्या लांबीच्या दिशेने तंतू फिरवल्यामुळे निर्माण होणाऱ्या हेलिक्सच्या नियतकालिक वितरणामुळे होते. संशोधकांनी निकेल टायटॅनियम मिश्र धातुच्या वायरच्या पृष्ठभागावर थर्मोक्रोमिझम कोटिंगसह "टॉर्शनल कूलिंग" रंग बदलणारे फायबर बनवले. वळण आणि वळणाच्या प्रक्रियेदरम्यान, फायबरमध्ये उलट करता येण्याजोगा रंग बदलतो. फायबर ट्विस्टच्या रिमोट ऑप्टिकल मापनासाठी हे नवीन प्रकारचे संवेदन घटक म्हणून वापरले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, उघड्या डोळ्यांनी रंग बदलांचे निरीक्षण करून, एखाद्या व्यक्तीला हे समजू शकते की सामग्रीने अंतरावर किती आवर्तने केली आहेत, जो एक अतिशय साधा सेन्सर आहे. "लिऊ झुन्फेंग म्हणाले की" टॉर्शनल हीट कूलिंग "च्या तत्त्वावर आधारित, काही तंतूंचा वापर बुद्धिमान रंग बदलणाऱ्या कपड्यांसाठी देखील केला जाऊ शकतो.