Технологии охлаждения. Специально для Уткина и Канделаки.

5:0! Вы это видели?
Россия досрочно квалифицировалась на Евро-2020! 💪💪💪⚽️

А мы пока давайте посмотрим, как можно охладить Канделаки, которая записала Азмуна в сборную России, и Уткина, который что-то разбушевался.

Вариант первый: 👊 с помощью света!

Ученые обратили внимание на перспективный, да еще и оптический активный материал: галогенидный перовскит.

Дешевый, эффективный для применения в солнечных батареях, почти как кремний.

Некоторые ученые даже говорят о грядущей «перовскитной революции». Но нашлась у него ахиллесова пята: низкая теплопроводность. Из-за нее он зачастую перегревается и портится.

Российские ученые из питерского университета информационных технологий, механики и оптики, ИТМО, решили действовать по принципу «кто нам мешает, тот нам и поможет» — именно свет был призван охладить перовскит.

Еще в 1929 году немецкий ученый Питер Прингсхайм предположил, что при определенных условиях свет может снижать температуру вещества, а не повышать ее.

Позже, в середине 1940-х годов, Лев Ландау опубликовал работу, в которой показал, что оптическое охлаждение возможно. И только в конце 20-го века это было доказано экспериментально.

Исследователи из ИТМО обнаружили, что перовскит — превосходный полупроводник, хорошо охлаждается, да еще может наноситься на любой прозрачный материал, который плохо поглощает излучение.

Дальше — больше: решили сосредоточится на создании наночастиц на основе перовскита, которые бы охлаждались под действием инфракрасного света.

Маневрируя параметрами: размером наночастиц и длиной волны падающего света, удалось усилить эффективность охлаждения. На основе теоретических расчетов было показано, что наночастицы могут терять под инфракрасным излучением около 100 градусов.

В итоге команда исследователей вплотную занялась реализацией концепции нанохолодильника, а одновременно ведутся работы по созданию нанопечки — частиц, которые нагреваются от воздействия света, и нанотермометра, позволяющего напрямую измерять температуру в наномасштабе.

Ученые, конечно, смотрят дальше — ведь перовскиты потенциально позволяют модифицировать наночастицы так, что они будут охлаждаться не под инфракрасный светом, а под действием видимого излучения. А это уже будет настоящим прорывом.

Второй вариант охладить спорящих: 👊 полимерной пленкой.

Ученые из США и Саудовской Аравии разработали недорогую технологию охлаждения на основе полимерной пленки. Она поможет регулировать температуру городских зданий без использования электричества. Речь идет о технологии пассивного охлаждения на основе пленочной структуры из невыговариваемого полидиметилсилоксана и алюминия.

Исследователи указывают, что этот самый ПДМС демонстрирует сильное поглощение в диапазоне так называемого «атмосферного окна», 8-13 микрон, и слабое — в спектре видимого солнечного света.

Используя наложение этих спектров и тепловое излучение зданий при обычных наружных температурах, пленка эффективно охлаждает днем.

Для производства материала ученые покрывали поверхность алюминиевым листом со слоем смолы из ПДМС. Его толщину контролировал дозирующий нож. Затем материал нагревали до 60°С в течение 2 часов.

Разработчики отмечают, что хоть ПДМС слабо поглощает солнечный свет, на его способность к радиационному охлаждению сильно влияет окружение. Особенно в густонаселенных городских кварталах.

Инноваторы даже разработали специальный навес, направляющий тепловое излучение в небо. В результате устройство обеспечило снижение дневной температуры максимум на 6,5°С.

Показатели не ахти какие 🤷‍♂️ но ученые сейчас разрабатывают оптическую структуру для повышения эффективности материала. А также исследуют, как можно использовать пленку для конденсации пара и охлаждения воды.

И третий: 👊металлической пеной!

Еще один материал может сказать свое веское слово в охлаждающей сфере: металлическая пена.

Она мало весит, имеет высокую газопроницаемость и относительно высокую теплопроводность. Ячейки пены в ней не закрытые, как в пенополиуретане, а открытые.

Свойства замечательные, а потому материал детально изучили с точки зрения применения в теплопередачи, особенно в качестве материала для строительства эффективных компактных теплообменников.

А совсем недавно исследователи обнаружили, что пористый слой металлической пены с открытыми ячейками в трубках испарителя заметно увеличивает скорость кипения жидкого хладагента. Что позволяет вместить гораздо более высокие тепловые потоки по сравнению с обычной технологией.

Таким образом, ученые на всех парах движутся к созданию компактных систем кондиционирования воздуха и охлаждения.

Еще одна технология развивается в сторону компактности: группа исследователей Сибирского федерального университета в Красноярске и Института физики имени Л.В. Киренского разрабатывает материалы, которые могут стать основой охлаждающих элементов в холодильниках и миниатюрных устройствах для электроники.

Ожидается, что использование новых материалов позволит сократить энергопотребление холодильников в десятки раз 👏👏👏

По словам профессора кафедры теплофизики СФУ Михаила Горева, решение задач миниатюризации охлаждающих устройств «лежит в области разработки твердотельных хладагентов, обладающих значительными калорическими эффектами, которые связаны с ростом температуры и проявляются под воздействием внешнего электрического, магнитного поля или давления. В составе устройств они потребляют в десятки раз меньше энергии при отсутствии влияния на экологию»

Тема ухода в мелкие подробности не обошла и Нобелевскую премию🏆: по экономике ее присудили за борьбу с бедностью.

А именно, за дробление большой проблемы глобальной бедности на множество более мелких, решение каждой из которых можно найти в ходе полевых экспериментов.

Будем надеяться, новые технологии сохранения энергии и охлаждения помогут не только охладить горячие головы, но и помочь миру 🌏

Почему нет? Если раньше мало кто знал про ПИР, то теперь из него строят здания по всей планете.

Новых побед вам на этой неделе!