中国の研究者らは、着用者の体温を調節できる太陽光発電服の新しいコンセプトを発表した。 Ziyuan Wang と同僚によって作成されました。 南海大学、電気熱量デバイスと最先端のフレキシブル太陽電池を組み合わせた設計です。チームはそのアプローチを論文で説明しています。 科学.

体温調節服は、さまざまな環境下で身体を安全で快適な温度に保つことを目的としています。大きく分けて、パッシブとアクティブの 2 つのカテゴリに分類されます。受動的体温調節では、吸収、放射、相転移の潜熱などの効果を利用する素材を使用して、着用者を快適に保ちます。

パッシブアプローチの主な利点は、外部電源が必要ないことです。ただし、受動的な体温調節は通常、衣服に冷却効果または温暖化効果のいずれか一方があり、両方ではなく一方向に行われます。

エネルギーチャレンジ

双方向の温度調節は、通常、冷却剤循環や流体チャネルなどの機構を採用して急速な加熱と冷却を実現する活性材料を使用して実現されます。これらのシステムは通常、バッテリーによって駆動されるため、重量が増加し、再充電する必要があります。ただし、原理的には、太陽からエネルギーを採取して電力を供給することもできますが、これは設計上の重大な課題であることが判明しています。

「エネルギー消費量が多いため、アクティブシステムがポータブルで持続可能な環境発電装置を使用して人体の継続的な体温調節を長期間維持することは困難です。」と Xingyi Huang 氏と Pengli Li 氏は述べています。 上海交通大学 に書きます 解説記事 in 科学 それは王氏の論文に付属していたものだ。

この課題に取り組むために、Wang 氏のチームはフレキシブル有機太陽光発電の最新の進歩を活用しました。現在、これらの太陽電池は、異なる形状に変形しても高い変換効率を維持できます。

「このような高効率で柔軟な有機太陽光発電ユニットを適切な熱管理システムと統合できれば、丈夫で自立した体温調節機能のある衣服が実現できるでしょう」とフアン氏とリー氏は予測する。

柔軟な電気熱量モジュール

研究の中で、Wangらは、柔軟な電気熱量モジュール上に柔軟な太陽電池を統合することによって、ウェアラブル材料の小さな部分を構築した。後者は、印加された電場に応じて可逆的な温度変化を受けるデバイスです。

太陽電池は太陽光の下に置かれると、電気熱量モジュールが暑い季節に着用者の皮膚を最大 10 度冷却するのに十分なエネルギーを収集しました。余分なエネルギーは、小さな別個のバッテリーに保存できます。暗闇では、デバイスを加温モードに切り替えることができ、蓄積されたエネルギーを使用して着用者の皮膚を最大 24 度温めることができます。つまり、このデバイスは XNUMX 時間を通じて体温調節を行うことができます。

「優れた熱管理性能、熱管理方向の簡単な切り替え、最適な温度制御により、王氏のチームは人体が周囲温度の変化に適応できる衣服を実証しました」とファン氏とリー氏は述べています。

ワン氏のチームは、この技術をウェアラブル生地に統合することで、そのイノベーションが、着用者が複雑で困難な環境に適応するのに役立つ、実用的な太陽光発電の新世代の衣類につながることを期待している。

このデバイスは、アクティブな体温調節機能を備えているため、着用者が灼熱の砂漠、極寒の極地、および温度が急激に変化する多くの気候に耐えることができる可能性があります。直射日光下では温度が非常に高くなるが、日陰では急激に温度が下がる宇宙空間での使用にも適合する可能性がある。

「衣類以外にも、このような装置は乗り物や建物にも応用できる可能性があります」とフアン氏とリー氏は付け加えた。 「エネルギー供給に制限されず、集められた余剰エネルギーが特殊な条件下で電子機器に電力を供給することもできる全天候型熱管理の未来を想像することは可能です。」

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/