由氣凝膠(下層)水凝膠(上層)組成的雙層被動冷卻系統,
在炎熱的沙漠中,駱駝進化出了一種看似反常識的降溫策略:它們用厚厚的保暖毛皮保持清涼并留存水分。
techxplore.com網站當地時間11月11日報道,受駱駝啟發,美國麻省理工學院的研究人員在《Joule》雜志中闡述了一種工作原理類似的雙層被動冷卻系統,
該系統底層由水凝膠構成,水凝膠被注入海綿狀基質中,主要起汗腺的作用。水凝膠層上方覆蓋著一層氣凝膠,其作用類似毛皮——既能阻隔外部熱量,又能讓內部蒸汽向環境釋放。這種新型冷卻系統無需消耗電能,就能使藥品和新鮮農產品在炎熱環境中長時間保持低溫狀態。
雖然水凝膠可以單獨用于冷卻,但雙層系統的冷卻性能較單層水凝膠有大幅度提升——降溫7攝氏度,冷卻時間延長5倍。此外,這種完全由熱量驅動的被動系統還可以減少商品體驗的溫度變化,擺脫加速變質的溫差。
研究人員Nicola Ferralis表示,基于新系統的包裝材料可以在整個分銷鏈中為易變質食品、藥品提供持續的冷卻保護,相比之下,冷藏卡車等其他設施可能會因裝卸過程中的溫度變化留下防護空隙。
水凝膠層包含97%的水分,使用過程中,其水分會逐漸蒸發,在實驗測試中,覆蓋了5毫米氣凝膠層的5毫米水凝膠層需要200小時才會“喪失”所有水分,是純水凝膠層失水時長的5倍,而且,一旦水凝膠中的水分完全消失,使用者可以重新注入水分,從而循環使用系統。
Lu說,對電力供應有限的發展大陸家而言,這種材料的優點更加突出,“它完全不依賴電力,為易腐產品的存儲及配送提供了重要保障,”
氣凝膠主要成分是硅砂,因此,制造雙層被動冷卻系統的基本原料非常廉價。不過,制造氣凝膠的設備相對昂貴,這方面還有進一步優化空間。幸運的是,已有初創公司在嘗試開發大規模氣凝膠制造工藝。
原創編譯:雷鑫宇 審稿:西莫 責編:陳之涵
期刊來源:《Joule》
期刊編號:2542-4351
https:http://techxplore.com/news/2020-11-camel-fur-inspired-power-free-harnesses-insulation-evaporation.html
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