Is e dòigh fuarachaidh nas èifeachdaiche, sàbhalaidh lùtha, uaine agus so-ghiùlain stiùireadh sgrùdadh gun stad daonna. O chionn ghoirid, thug artaigil air-loidhne anns an iris Science cunntas air ro-innleachd fuarachaidh sùbailte ùr a lorg co-sgioba rannsachaidh de luchd-saidheans Sìneach is Ameireagaidh - “fuarachadh teas torsional”. Lorg an sgioba rannsachaidh gum faod atharrachadh an toinneamh am broinn na freumhagan fuarachadh fhaighinn. Mar thoradh air èifeachdas fuarachaidh nas àirde, meud nas lugha, agus iomchaidheachd do dhiofar stuthan àbhaisteach, tha an “frids teas toinnte” a chaidh a dhèanamh stèidhichte air an teicneòlas seo cuideachd air a bhith gealltanach.
Tha an coileanadh seo a’ tighinn bho rannsachadh co-obrachail sgioba an Ollaimh Liu Zunfeng bho Prìomh Obair-lann Stàite Bith-eòlas Leigheasach, Sgoil Bùth-chungadair, agus Prìomh Obair-lann Polymer Gnìomhach aig Ministrealachd an Fhoghlaim aig Oilthigh Nankai, agus sgioba Ray H. Baugman , àrd-ollamh aig Oilthigh Stàite Texas, Meur Dallas, agus Yang Shixian, Docent Oilthigh Nankai.
Dìreach lughdaich an teòthachd agus tionndaidh e
A rèir dàta bhon Institiud Sgrùdaidh Reothaidh Eadar-nàiseanta, tha caitheamh dealain innealan-adhair agus innealan fuarachaidh san t-saoghal an-dràsta a’ dèanamh suas mu 20% de chaitheamh dealain na cruinne. Anns a’ phrionnsapal a thathas a’ cleachdadh gu farsaing de fhuarachadh teannachadh èadhair an-diugh tha èifeachdas Carnot nas lugha na 60%, agus tha na gasaichean a thèid an leigeil ma sgaoil le pròiseasan fuarachaidh traidiseanta a’ dèanamh blàthachadh na cruinne nas miosa. Leis an iarrtas a tha a’ sìor fhàs airson fuarachaidh le daoine, tha e na obair èiginneach a bhith a’ sgrùdadh teòiridhean fuarachaidh ùra agus fuasglaidhean gus tuilleadh leasachaidh a dhèanamh air èifeachdas fuarachaidh, cosgaisean a lughdachadh, agus meud uidheamachd fuarachaidh a lughdachadh.
Ginidh rubair nàdarra teas nuair a thèid a shìneadh, ach thèid an teòthachd sìos às deidh a tharraing air ais. Canar “fuarachadh teirmeach elastagach” ris an iongantas seo, a chaidh a lorg cho tràth ris an 19mh linn. Ach, gus deagh bhuaidh fuarachaidh a choileanadh, feumaidh an rubair a bhith air a shìneadh ro-làimh gu 6-7 tursan de a dh'fhaid fhèin agus an uairsin a tharraing air ais. Tha seo a 'ciallachadh gu bheil feum air fuarachadh mòr. A bharrachd air an sin, tha èifeachdas Carnot gnàthach “fuarachadh teirmeach” gu ìre mhath ìosal, mar as trice dìreach mu 32%.
Tron teicneòlas “fuarachadh torsional”, shìn an luchd-rannsachaidh an elastomer rubair snàithleach dà uair (sruth 100%), an uairsin shuidhich an dà cheann agus thoinnte e bho aon cheann gus structar Superhelix a chruthachadh. Às deidh sin, thachair neo-shoilleireachd luath, agus chaidh teòthachd nan snàithleach rubair sìos 15.5 ceum Celsius.
Tha an toradh seo nas àirde na a 'bhuaidh fuarachaidh a' cleachdadh teicneòlas 'fuarachadh teirmeach elastach': tha an rubair a tha air a shìneadh 7 tursan nas fhaide air cùmhnantan agus a 'fuarachadh sìos gu 12.2 ceum Celsius. Ach, ma thèid an rubair a thoinneamh agus a leudachadh, agus an uairsin a leigeil ma sgaoil aig an aon àm, faodaidh an ‘fuarachadh teirmeach torsional’ fuarachadh gu 16.4 ceum Celsius. Thuirt Liu Zunfeng, fon aon bhuaidh fuarachaidh, nach eil an tomhas rubair de ‘fuarachadh teirmeach torsional’ ach dà thrian den stuth de rubair ‘fuarachadh teirmeach elastagach’, agus faodaidh èifeachdas Carnot ruighinn 67%, fada nas fheàrr na prionnsapal an adhair. fuarachadh compression.
Faodar loidhne iasgaich agus loidhne aodach a fhuarachadh cuideachd
Tha luchd-rannsachaidh air toirt a-steach gu bheil mòran rùm ann fhathast airson leasachadh ann an rubair mar stuth “fuarachadh teas torsional”. Mar eisimpleir, tha inneach bog aig rubair agus tha feum air iomadh tionndadh gus fuarachadh mòr fhaighinn. Tha an astar gluasad teas aige slaodach, agus feumar beachdachadh air cùisean leithid cleachdadh a-rithist agus seasmhachd an stuth. Mar sin, tha a bhith a’ sgrùdadh stuthan “fuarachadh torsional” eile air a thighinn gu bhith na stiùireadh adhartach cudromach don sgioba rannsachaidh.
Gu inntinneach, tha sinn air faighinn a-mach gu bheil an sgeama ‘fuarachadh teas torsional’ cuideachd a’ buntainn ri loidhnichean iasgaich is aodach. Roimhe sin, cha do thuig daoine gum faodadh na stuthan àbhaisteach sin a bhith air an cleachdadh airson fuarachadh, "thuirt Liu Zunfeng.
An toiseach thionndaidh an luchd-rannsachaidh na snàithleanan polymer teann sin agus chruthaich iad structar helical. Faodaidh sìneadh an helix an teòthachd àrdachadh, ach às deidh an helix a tharraing air ais, bidh an teòthachd a’ dol sìos.
Lorg an deuchainn, le bhith a’ cleachdadh an teicneòlas “fuarachadh teas torsional”, gum faod uèir braid polyethylene tuiteam teòthachd de 5.1 ceum Celsius, fhad ‘s a tha an stuth air a shìneadh gu dìreach agus air a leigeil ma sgaoil gun cha mhòr atharrachadh teòthachd sam bith air fhaicinn. Is e am prionnsapal ‘fuarachadh teas torsional’ den t-seòrsa seo de fiber polyethylene gu bheil an tionndadh a-staigh den helix a’ lughdachadh rè a ’phròiseas cromadh sìnte, a’ leantainn gu atharrachaidhean ann an lùth. Thuirt Liu Zunfeng gu bheil na stuthan caran cruaidh seo nas seasmhaiche na snàithleach rubair, agus tha an ìre fuarachaidh nas àirde na an ìre de rubair eadhon nuair a tha iad air an sìneadh gu math goirid.
Lorg luchd-rannsachaidh cuideachd gu bheil a bhith a’ cleachdadh an teicneòlas “fuarachadh teas torsional” air aloidhean cuimhne cumadh nicil titanium le neart nas àirde agus gluasad teas nas luaithe a’ leantainn gu coileanadh fuarachaidh nas fheàrr, agus chan eil a dhìth ach tionndadh nas ìsle gus buaidh fuarachaidh nas motha fhaighinn.
Mar eisimpleir, le bhith a’ toinneamh ceithir uèirichean nicil titanium alloy ri chèile, faodaidh an tuiteam teòthachd as àirde às deidh gun a bhith a’ dol troimhe ruighinn 20.8 ceum Celsius, agus faodaidh an tuiteam teòthachd cuibheasach iomlan cuideachd 18.2 ceum Celsius a ruighinn. Tha seo beagan nas àirde na an fhuarachadh 17.0 ceum Celsius a chaidh a choileanadh a’ cleachdadh teicneòlas ‘fuarachadh teirmeach’. Cha toir aon chearcall fuarachaidh ach timcheall air 30 diog, ”thuirt Liu Zunfeng.
Faodar teicneòlas ùr a chleachdadh ann an reothadairean san àm ri teachd
Stèidhichte air an teicneòlas “fuarachadh teas torsional”, tha luchd-rannsachaidh air modal fuarachaidh a chruthachadh a dh’ fhaodas uisge sruthadh fhuarachadh. Chleachd iad trì uèirichean nicil titanium alloy mar stuthan fuarachaidh, a’ cuairteachadh 0.87 tionndadh gach ceudameatair gus fuarachadh de 7.7 ceum Celsius fhaighinn.
Tha slighe fhada ri dhol fhathast mun lorg seo mus tèid ‘fuaradairean teas toinnte’ a mhalairteachadh, le cothroman agus dùbhlain," thuirt Ray Bowman. Tha Liu Zunfeng den bheachd gu bheil an teicneòlas fuarachaidh ùr a chaidh a lorg san sgrùdadh seo air roinn ùr a leudachadh anns an raon fuarachaidh. Bheir e seachad dòigh ùr air caitheamh lùtha a lughdachadh anns an raon fuarachaidh.
Is e iongantas sònraichte eile ann an “fuarachadh teas torsional” gu bheil diofar phàirtean den snàithleach a ’nochdadh teòthachd eadar-dhealaichte, a tha air adhbhrachadh le cuairteachadh bho àm gu àm den helix a thig bho bhith a’ toinneamh an t-snàithleach air an t-slighe fad fiber. Chòmhdaich an luchd-rannsachaidh uachdar uèir nicil titanium alloy le còmhdach Thermochromism gus snàithleach atharrachadh dath “fuarachadh torsional” a dhèanamh. Rè a 'phròiseas toinnte agus neo-ghluasadach, bidh an snàithleach a' dol tro atharrachaidhean dath a ghabhas atharrachadh. Faodar a chleachdadh mar sheòrsa ùr de eileamaid mothachaidh airson tomhas optigeach iomallach air toinneamh freumhag. Mar eisimpleir, le bhith a 'coimhead air atharrachaidhean dath leis an t-sùil rùisgte, faodaidh fios a bhith agad cia mheud tionndadh a rinn an stuth air astar, a tha na sensor gu math sìmplidh. “Thuirt Liu Zunfeng, stèidhichte air a’ phrionnsapal de “fuarachadh teas torsional”, gum faodar cuid de snàithleach a chleachdadh cuideachd airson aodach atharrachadh dath tuigseach.
Ùine puist: Iuchar-13-2023