Njia bora zaidi, ya kuokoa nishati, kijani kibichi na kubebeka ni mwelekeo wa uchunguzi wa kibinadamu usio na kikomo. Hivi karibuni, makala ya mtandaoni katika jarida la Sayansi iliripoti juu ya mkakati mpya wa friji wa kubadilika uliogunduliwa na timu ya pamoja ya utafiti wa wanasayansi wa China na Marekani - "jokofu la joto la torsional". Timu ya utafiti iligundua kuwa kubadilisha msokoto ndani ya nyuzi kunaweza kufikia ubaridi. Kwa sababu ya ufanisi wa juu wa friji, saizi ndogo, na utumiaji wa vifaa anuwai vya kawaida, "jokofu iliyopotoka ya joto" iliyotengenezwa kwa msingi wa teknolojia hii pia imekuwa ya kuahidi.
Mafanikio haya yanatokana na utafiti wa ushirikiano wa timu ya Profesa Liu Zunfeng kutoka Maabara Muhimu ya Jimbo ya Biolojia ya Kemia ya Dawa, Shule ya Famasia, na Maabara Muhimu ya Utendaji Kazi wa Polymer ya Wizara ya Elimu ya Chuo Kikuu cha Nankai, na timu ya Ray H. Baugman. , profesa wa Chuo Kikuu cha Jimbo la Texas, Tawi la Dallas, na Yang Shixian, Docent wa Chuo Kikuu cha Nankai.
Punguza tu joto na uipotoshe
Kulingana na takwimu za Taasisi ya Kimataifa ya Utafiti wa Majokofu, matumizi ya umeme ya viyoyozi na friji duniani kwa sasa yanachangia takriban 20% ya matumizi ya umeme duniani. Kanuni inayotumika sana ya friji ya kubana hewa siku hizi kwa ujumla ina ufanisi wa Carnot wa chini ya 60%, na gesi zinazotolewa na taratibu za jadi za uwekaji majokofu zinazidisha ongezeko la joto duniani. Kwa kuongezeka kwa mahitaji ya majokofu na wanadamu, kuchunguza nadharia mpya za friji na ufumbuzi wa kuboresha zaidi ufanisi wa friji, kupunguza gharama, na kupunguza ukubwa wa vifaa vya friji imekuwa kazi ya haraka.
Mpira wa asili utazalisha joto wakati wa kunyoosha, lakini hali ya joto itapungua baada ya kufuta. Jambo hili linaitwa "friji ya mafuta ya elastic", ambayo imegunduliwa mapema mapema karne ya 19. Walakini, ili kufikia athari nzuri ya kupoeza, mpira unahitaji kunyooshwa hadi mara 6-7 kwa urefu wake na kisha kurudishwa. Hii ina maana kwamba friji inahitaji kiasi kikubwa. Zaidi ya hayo, ufanisi wa sasa wa Carnot wa "friji ya joto" ni duni, kwa kawaida tu kuhusu 32%.
Kupitia teknolojia ya "kupoeza kwa torsional", watafiti walinyoosha elastomer ya mpira wa nyuzi mara mbili (shida ya 100%), kisha wakaweka ncha zote mbili na kuipotosha kutoka mwisho mmoja ili kuunda muundo wa Superhelix. Baadaye, kupotosha haraka kulitokea, na joto la nyuzi za mpira lilipungua kwa nyuzi 15.5 Celsius.
Matokeo haya ni ya juu kuliko athari ya kupoeza kwa kutumia teknolojia ya 'elastic thermal refrigeration': mpira ambao umetandazwa mara 7 husinyaa na kupoa hadi nyuzi joto 12.2. Hata hivyo, ikiwa raba itasokotwa na kupanuliwa, na kisha kutolewa kwa wakati mmoja, 'jokofu la joto la toroli' linaweza kupoa hadi nyuzi joto 16.4. Liu Zunfeng alisema kuwa chini ya athari hiyo hiyo ya kupoeza, kiasi cha mpira cha 'torsional thermal refrigeration' ni theluthi mbili tu ya mpira wa 'elastic thermal refrigeration', na ufanisi wake wa Carnot unaweza kufikia 67%, zaidi ya kanuni ya hewa. friji ya compression.
Mstari wa uvuvi na mstari wa nguo pia unaweza kupozwa
Watafiti wameanzisha kwamba bado kuna nafasi kubwa ya uboreshaji wa mpira kama nyenzo ya "jokofu la joto". Kwa mfano, mpira una texture laini na inahitaji twists nyingi kufikia baridi muhimu. Kasi yake ya uhamishaji joto ni ya polepole, na masuala kama vile matumizi ya mara kwa mara na uimara wa nyenzo yanahitaji kuzingatiwa. Kwa hivyo, kuchunguza nyenzo zingine za "jokofu la torsional" imekuwa mwelekeo muhimu wa mafanikio kwa timu ya utafiti.
Jambo la kufurahisha ni kwamba, tumegundua kuwa mpango wa 'kupoeza joto kwa tonsili' pia unatumika kwa uvuvi na njia za nguo. Hapo awali, watu hawakutambua kwamba nyenzo hizi za kawaida zinaweza kutumika kwa kupoeza, "Liu Zunfeng alisema.
Watafiti walipotosha kwanza nyuzi hizi ngumu za polima na kuunda muundo wa helical. Kunyoosha helix kunaweza kuongeza joto, lakini baada ya kurudisha helix, joto hupungua.
Jaribio liligundua kuwa kwa kutumia teknolojia ya "torsional joto baridi", waya iliyosokotwa ya polyethilini inaweza kutoa kushuka kwa joto la nyuzi 5.1 Celsius, wakati nyenzo hiyo inanyoshwa moja kwa moja na kutolewa bila mabadiliko yoyote ya joto. Kanuni ya 'kupoa kwa joto la torsional' ya aina hii ya nyuzi za polyethilini ni kwamba wakati wa mchakato wa kunyoosha, twist ya ndani ya helix hupungua, na kusababisha mabadiliko katika nishati. Liu Zunfeng alisema kuwa nyenzo hizi ngumu kiasi zinadumu zaidi kuliko nyuzi za mpira, na kasi ya kupoeza inazidi ile ya mpira hata ikiwa imenyoshwa kwa muda mfupi sana.
Watafiti pia waligundua kuwa kutumia teknolojia ya "kupoeza joto kwa joto" kwenye aloi za kumbukumbu za umbo la nikeli zenye nguvu ya juu na uhamishaji wa joto haraka husababisha utendakazi bora wa kupoeza, na ni msokoto mdogo tu unaohitajika ili kufikia athari kubwa ya kupoeza.
Kwa mfano, kwa kusokota nyaya nne za aloi ya nikeli ya titani pamoja, kiwango cha juu cha kushuka kwa joto baada ya kutosokota kinaweza kufikia nyuzi joto 20.8, na wastani wa kushuka kwa joto kwa ujumla pia unaweza kufikia nyuzi joto 18.2. Hii ni ya juu kidogo kuliko upoaji wa nyuzi joto 17.0 unaopatikana kwa kutumia teknolojia ya 'majokofu ya joto'. Mzunguko mmoja wa majokofu huchukua kama sekunde 30 tu, "Liu Zunfeng alisema.
Teknolojia mpya inaweza kutumika katika friji katika siku zijazo
Kulingana na teknolojia ya "jokofu la joto la torsional", watafiti wameunda mfano wa jokofu ambao unaweza kupoza maji yanayotiririka. Walitumia nyaya tatu za aloi ya nikeli ya titani kama nyenzo za kupoeza, zikizunguka mageuzi 0.87 kwa kila sentimita ili kufikia hali ya kupoeza kwa nyuzi joto 7.7.
Ugunduzi huu bado una njia ndefu ya kufanya kabla ya biashara ya 'friji za joto zilizosokotwa', zenye fursa na changamoto zote mbili, "alisema Ray Bowman. Liu Zunfeng anaamini kwamba teknolojia mpya ya majokofu iliyogunduliwa katika utafiti huu imepanua sekta mpya katika uwanja wa majokofu. Itatoa njia mpya ya kupunguza matumizi ya nishati katika uwanja wa friji.
Jambo lingine maalum katika "jokofu la joto la torsional" ni kwamba sehemu tofauti za nyuzi zinaonyesha joto tofauti, ambalo husababishwa na usambazaji wa mara kwa mara wa helix unaotokana na kupotosha nyuzi kwenye mwelekeo wa urefu wa nyuzi. Watafiti walipaka uso wa waya wa aloi ya nickel titani na mipako ya Thermochromism kufanya "ubaridi wa torsion" kubadilisha rangi ya nyuzi. Wakati wa kupotosha na kupotosha, nyuzi hupitia mabadiliko ya rangi yanayoweza kubadilika. Inaweza kutumika kama aina mpya ya kipengele cha kuhisi kwa kipimo cha mbali cha macho cha twist ya nyuzi. Kwa mfano, kwa kutazama mabadiliko ya rangi kwa jicho uchi, mtu anaweza kujua ni mapinduzi ngapi nyenzo zimefanya kwa mbali, ambayo ni sensor rahisi sana. "Liu Zunfeng alisema kwamba kulingana na kanuni ya" kupoeza joto kwa joto ", nyuzi zingine zinaweza pia kutumika kwa vitambaa vya kubadilisha rangi.
Muda wa kutuma: Jul-13-2023