Vücut ısısını otomatik olarak düzenleyen, güneş enerjisiyle çalışan giyilebilir cihaz

İnsan vücudunun tolere edebileceği kadar sıcaklık veya soğukluk vardır. Bu, sıfırın altındaki arktik sıcaklıklardan şiddetli çöl sıcağına kadar ekstrem ortamlarda bir sorun olabilir ve sadece yerde bitmez. Sıcaklığın korunması astronotlar için de bir sorundur. Uzayın boşluğu devasa bir dondurucudur ve doğrudan güneş ışığına maruz kalmak en az soğuk kadar acımasız olabilir.

Vücut ısısını düzenleyen giyim teknolojisi genellikle yalnızca tek yönde çalışır: ısıtma veya soğutma. Ayrıca hantal olma eğilimindedirler ve çok fazla güç gerektirirler, bu da sonunda pilleri tüketir. Peki ya sabit bir yenilenebilir enerji kaynağıyla çalışırken ısınan ve soğuyan bir sistem olsaydı?

Çin'in Tianjin kentindeki Nankai Üniversitesi'nden Ziyuan Wang liderliğindeki bir araştırma ekibi, giysilere entegre edilebilen ve cildi etkili bir şekilde ısıtarak veya soğutarak vücudu düzenleyebilen esnek, güneş enerjisiyle çalışan bir cihaz yarattı. Ayrıca 24 saat boyunca sürekli çalışır ve şarj olması için yalnızca güneş ışığına ihtiyaç duyar.

Ekip bir basın açıklamasında, “Gerekli sürdürülebilirliği, esnekliği ve hafifliği elde etmek için vücudun termal yönetim ünitesinin enerji aktarımında yüksek verimli olması ve düşük enerji tüketimine sahip olması gerekir” dedi. Staj Yakın zamanda Science'da yayınlandı.

Piller dahil değildir

Wang'ın yeni sistemi, güneş pilinin gücünü fotoelektrik cihazın gücüyle birleştiriyor. Güneş hücreleriFotovoltaik hücreler olarak da bilinen fotovoltaik hücreler, güneş ışığından enerjiyi emip elektriğe dönüştürebilen yarı iletken malzemelerden yapılmıştır. Bu durumda kullanılan fotovoltaik malzeme esnek bir polimerdir.

Diğer bileşen ise elektrik alanına yerleştirildiğinde sıcaklığı değiştiren termoelektrik bir cihazdır.Bu alanın uygulanması malzemeyi ısıtır, uzaklaştırılması ise soğutur.

Wang ve meslektaşlarının geliştirdiği sistem bir tür polivinilden oluşuyor. Bu esnek malzeme, polivinilin dışındaki bir güneş pilini altındaki bir elektrikli cihazla birleştirerek bir yalıtkan görevi görüyor. Güneş ışığına maruz kaldığında güneş pili, güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürerek tam olarak kendisinden bekleneni yaptı. Bu elektrik daha sonra elektrolitik cihaza aktarılır ve burada (cihazın soğutma modunda olduğu varsayılırsa) bir elektrik alanının ortaya çıkması cihazı ısıtır. Güneş pili tüm sistemi devam ettirecek kadar enerji üretir ve ilave enerji ayrı bir enerji depolama cihazında saklanır.

Yükseltin veya indirin

Gün boyunca depolanan enerji ne olursa olsun, gün batımından sonra özellikle faydalı hale gelir. Karanlıkta sistem, gece boyunca çalışmaya devam etmek için otomatik olarak depolama aksesuarından güç çeker. Isıtma ve soğutma modları ısındıkça veya soğudukça kolayca değiştirilebilir. Sistemin gücü bittiğinde, herhangi bir şeyi fişe takmanıza gerek kalmaz; 12 saat boyunca doğrudan güneş ışığı sistemi yeniden şarj eder.

Aynı bağlamda araştırmacılar şunları söyledi: “Bu iki çalışma moduyla, ihtiyaç halinde soğutma ve ısıtma için kontrol edilebilen çift yönlü termoregülasyon uygulanabiliyor.” Staj.

Peki bir kaşif, astronot ya da zorlu bir ortamda yaşayan herhangi biri bu cihazı nasıl takabilir? Wang, göğsün ön ve arka kısmına, kollara ve bacaklara takılan soğutma ve ısıtma panelleri olan bir takım elbise öneriyor. Paneller çok esnek ve hafif olduğundan, bu tür giysiler aşırı sıcağa maruz kalan birine ağırlık yapmaz.

Bu termoregülasyon teknolojisi henüz mevcut olmasa da Wang, bunun zorlu ortamlarda çalışmak zorunda olanlar, hatta uzay yürüyüşüne çıkmak için dondurucu karanlığa göğüs germek zorunda kalan astronotlar için büyük bir ilerleme olacağını umuyor.

Bilim, 2023. DOI: 10.1126/science.adj3654