By Пожарные, входящие в пылающие помещения, спортсмены, выступающие на жарком солнце, и рабочие литейных цехов металлургических предприятий могут получить легкие персональные системы охлаждения, основой которых станет «лес» из крошечных нанопроводников. Материал, из которого изготовлены эти нанопроводники, охлаждается под воздействием электрического тока, а структура охладительных элементов, разработанных учеными из Пенсильванского университета, обеспечивает их высокую эффективность с точки зрения количества потребляемой энергии.
«Большинство материалов, способных охлаждаться под воздействием электрического тока, содержат свинец» — рассказывает Квинг Вон (Qing Wang), профессор из Пенсильванского университета, — «В своей работе мы не используем свинца, который опасен для человеческого организма. А традиционные холодильные системы используют летучие хладагенты, также представляющие собой проблему для экологии. Наши матрицы из нанопроводников полностью лишены всех вышеупомянутых недостатков и их можно использовать без каких-либо ограничений».
Электрокалорифические материала — это наноструктурированные материалы, которые демонстрируют обратимые изменения их температуры (нагреваются или охлаждаются) под влиянием прикладываемого к ним электрического поля. В большинстве своем такие материалы являются монокристаллами, сложной керамикой или керамическими пленками. Эти материалы являются хрупкими и нетехнологичными, что существенно сужает область их практического применения. Для охлаждения также можно использовать сегнетоэлектрические полимеры, но для их эффективной работы требуется приложение электрического потенциала, напряжение которого превышает допустимый безопасный для людей предел.
Квинг Вон и его группа вели поиски материала, который может охлаждаться под воздействием электрического тока, является гибким, простым в производстве и безвредным для окружающей среды. Такой материал может быть включен в состав костюмов пожарных, в спортивную форму и в любую повседневную одежду. Таким материалом стал сегнетоэлектрик титанат стронция-бария, а решетка из нанороводников из этого материала может охладиться на 5.5 градусов под воздействием безопасного для человека электрического поля, потенциалом в 36 Вольт. При этом, расход энергии достаточно незначителен и 500-граммовой батареи, размером с большой мобильный телефон, достаточно для работы системы охлаждения в течение двух часов непрерывно.
Изготовление охлаждающих элементов производится за два этапа. На первом этапе производится выращивание нанопроводников из диоксида титана на основе из стекла, покрытого слоем фторированного оксида олова. Использование шаблона позволяет добиться того, что все нанопроводники выращиваются перпендикулярно поверхности основания и имеют практически одинаковую высоту. После выращивания нанопроводников производится введение в них ионов бария и стронция, после чего материал превращается в титанат стронция-бария.
И на заключительном этапе на поверхность «леса» нанопроводников накладывается тонкий слой серебра, который выступает в качестве электрода. Получившуюся многослойную структуру можно переместить со стеклянного основания на основание из гибкого полимерного материала, который, словно скотч, можно нанести на поверхность ткани.
«Достаточно низкое рабочее напряжение, плюс гибкость материала позволят нам разработать систему, которая будет эффективно охлаждать тело человека, не пуская к нему тепло извне и эффективно отводя наружу тепло, вырабатываемое организмом» — рассказывает Квинг Вон, — «И такая персональная система охлаждения может значительно облегчить жизнь людей, не только работающих в условиях высокой температуры. Это может стать палочкой-выручалочкой для людей в случае, если процесс глобального потепления будет прогрессировать и дальше все увеличивающимися темпами». Взято с http://dailytechinfo.org
Comments