భవిష్యత్తులో, రిఫ్రిజిరేటర్ శీతలీకరణ కేవలం "వక్రీకృత" అవసరం కావచ్చు

మరింత సమర్థవంతమైన, శక్తి-పొదుపు, ఆకుపచ్చ మరియు పోర్టబుల్ శీతలీకరణ పద్ధతి మానవ నిరంతర అన్వేషణ యొక్క దిశ. ఇటీవల, సైన్స్ జర్నల్‌లోని ఆన్‌లైన్ కథనం చైనీస్ మరియు అమెరికన్ శాస్త్రవేత్తల ఉమ్మడి పరిశోధన బృందం కనుగొన్న కొత్త సౌకర్యవంతమైన శీతలీకరణ వ్యూహంపై నివేదించింది - "టార్షనల్ హీట్ రిఫ్రిజిరేషన్". ఫైబర్స్ లోపల ట్విస్ట్‌ను మార్చడం వల్ల శీతలీకరణ సాధించవచ్చని పరిశోధనా బృందం కనుగొంది. అధిక శీతలీకరణ సామర్థ్యం, ​​చిన్న పరిమాణం మరియు వివిధ సాధారణ పదార్థాలకు వర్తించే కారణంగా, ఈ సాంకేతికత ఆధారంగా తయారు చేయబడిన "ట్విస్టెడ్ హీట్ రిఫ్రిజిరేటర్" కూడా ఆశాజనకంగా మారింది.

స్టేట్ కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ మెడిసినల్ కెమిస్ట్రీ బయాలజీ, స్కూల్ ఆఫ్ ఫార్మసీ మరియు నంకై యూనివర్సిటీ విద్యా మంత్రిత్వ శాఖ యొక్క కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ ఫంక్షనల్ పాలిమర్ నుండి ప్రొఫెసర్ లియు జున్‌ఫెంగ్ బృందం మరియు రే హెచ్. బాగ్‌మాన్ బృందం యొక్క సహకార పరిశోధన నుండి ఈ విజయం వచ్చింది. , టెక్సాస్ స్టేట్ యూనివర్శిటీ ప్రొఫెసర్, డల్లాస్ బ్రాంచ్, మరియు యాంగ్ షిక్సియన్, డాసెంట్ నంకై విశ్వవిద్యాలయం.

కేవలం ఉష్ణోగ్రత తగ్గించి దానిని ట్విస్ట్ చేయండి

ఇంటర్నేషనల్ రిఫ్రిజిరేషన్ రీసెర్చ్ ఇన్స్టిట్యూట్ నుండి డేటా ప్రకారం, ప్రపంచంలోని ఎయిర్ కండిషనర్లు మరియు రిఫ్రిజిరేటర్ల విద్యుత్ వినియోగం ప్రస్తుతం ప్రపంచ విద్యుత్ వినియోగంలో 20% వాటాను కలిగి ఉంది. ఈ రోజుల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించే ఎయిర్ కంప్రెషన్ రిఫ్రిజిరేషన్ సూత్రం సాధారణంగా 60% కంటే తక్కువ కార్నోట్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు సాంప్రదాయ శీతలీకరణ ప్రక్రియల ద్వారా విడుదలయ్యే వాయువులు గ్లోబల్ వార్మింగ్‌ను తీవ్రతరం చేస్తున్నాయి. మానవులు శీతలీకరణ కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచడానికి, ఖర్చులను తగ్గించడానికి మరియు శీతలీకరణ పరికరాల పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి కొత్త శీతలీకరణ సిద్ధాంతాలు మరియు పరిష్కారాలను అన్వేషించడం తక్షణ పనిగా మారింది.

సహజ రబ్బరు విస్తరించినప్పుడు వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, కానీ ఉపసంహరణ తర్వాత ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది. ఈ దృగ్విషయాన్ని "ఎలాస్టిక్ థర్మల్ రిఫ్రిజిరేషన్" అని పిలుస్తారు, ఇది 19వ శతాబ్దం ప్రారంభంలోనే కనుగొనబడింది. అయినప్పటికీ, మంచి శీతలీకరణ ప్రభావాన్ని సాధించడానికి, రబ్బరు దాని స్వంత పొడవు కంటే 6-7 రెట్లు ముందుగా విస్తరించి, ఆపై ఉపసంహరించుకోవాలి. శీతలీకరణకు పెద్ద పరిమాణం అవసరమని దీని అర్థం. అంతేకాకుండా, "థర్మల్ రిఫ్రిజిరేషన్" యొక్క ప్రస్తుత కార్నోట్ సామర్థ్యం సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, సాధారణంగా కేవలం 32% మాత్రమే.

"టోర్షనల్ కూలింగ్" టెక్నాలజీ ద్వారా, పరిశోధకులు ఫైబరస్ రబ్బరు ఎలాస్టోమర్‌ను రెండుసార్లు (100% స్ట్రెయిన్) విస్తరించారు, ఆపై రెండు చివరలను పరిష్కరించారు మరియు దానిని ఒక చివర నుండి వక్రీకరించి సూపర్‌హెలిక్స్ నిర్మాణాన్ని రూపొందించారు. తదనంతరం, వేగంగా విడదీయడం జరిగింది, మరియు రబ్బరు ఫైబర్స్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత 15.5 డిగ్రీల సెల్సియస్ తగ్గింది.

ఈ ఫలితం 'ఎలాస్టిక్ థర్మల్ రిఫ్రిజిరేషన్' సాంకేతికతను ఉపయోగించి శీతలీకరణ ప్రభావం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది: 7 రెట్లు ఎక్కువ పొడిగించబడిన రబ్బరు 12.2 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు తగ్గుతుంది. అయితే, రబ్బరును వక్రీకరించి, పొడిగించి, ఆపై ఏకకాలంలో విడుదల చేస్తే, 'టార్షనల్ థర్మల్ రిఫ్రిజిరేషన్' 16.4 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు చల్లబడుతుంది. అదే శీతలీకరణ ప్రభావంతో, 'టార్షనల్ థర్మల్ రిఫ్రిజిరేషన్' యొక్క రబ్బరు పరిమాణం 'ఎలాస్టిక్ థర్మల్ రిఫ్రిజిరేషన్' రబ్బర్‌లో మూడింట రెండు వంతులు మాత్రమే ఉంటుందని మరియు దాని కార్నోట్ సామర్థ్యం 67%కి చేరుకోగలదని, గాలి సూత్రం కంటే చాలా గొప్పదని లియు జున్‌ఫెంగ్ చెప్పారు. కుదింపు శీతలీకరణ.

ఫిషింగ్ లైన్ మరియు టెక్స్‌టైల్ లైన్ కూడా చల్లబరుస్తుంది

"టోర్షనల్ హీట్ రిఫ్రిజిరేషన్" మెటీరియల్‌గా రబ్బరును మెరుగుపరచడానికి ఇంకా చాలా స్థలం ఉందని పరిశోధకులు పరిచయం చేశారు. ఉదాహరణకు, రబ్బరు మృదువైన ఆకృతిని కలిగి ఉంటుంది మరియు గణనీయమైన శీతలీకరణను సాధించడానికి అనేక మలుపులు అవసరం. దీని ఉష్ణ బదిలీ వేగం నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు పదే పదే ఉపయోగించడం మరియు పదార్థం యొక్క మన్నిక వంటి సమస్యలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం. అందువల్ల, ఇతర "టోర్షనల్ రిఫ్రిజిరేషన్" మెటీరియల్‌లను అన్వేషించడం పరిశోధనా బృందానికి ఒక ముఖ్యమైన పురోగతి దిశగా మారింది.

ఆసక్తికరంగా, ఫిషింగ్ మరియు టెక్స్‌టైల్ లైన్‌లకు కూడా 'టార్షనల్ హీట్ కూలింగ్' పథకం వర్తిస్తుందని మేము కనుగొన్నాము. ఇంతకుముందు, ఈ సాధారణ పదార్థాలను శీతలీకరణ కోసం ఉపయోగించవచ్చని ప్రజలు గ్రహించలేదు, "లియు జున్‌ఫెంగ్ చెప్పారు.

పరిశోధకులు మొదట ఈ దృఢమైన పాలిమర్ ఫైబర్‌లను వక్రీకరించి హెలికల్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరిచారు. హెలిక్స్‌ను సాగదీయడం వల్ల ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది, కానీ హెలిక్స్‌ను ఉపసంహరించుకున్న తర్వాత, ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది.

"టోర్షనల్ హీట్ కూలింగ్" టెక్నాలజీని ఉపయోగించి, పాలిథిలిన్ అల్లిన వైర్ 5.1 డిగ్రీల సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదలను ఉత్పత్తి చేయగలదని ప్రయోగం కనుగొంది, అయితే పదార్థం నేరుగా సాగదీయబడుతుంది మరియు దాదాపు ఉష్ణోగ్రత మార్పు లేకుండా విడుదల చేయబడుతుంది. ఈ రకమైన పాలిథిలిన్ ఫైబర్ యొక్క 'టార్షనల్ హీట్ కూలింగ్' సూత్రం ఏమిటంటే, సాగతీత సంకోచ ప్రక్రియలో, హెలిక్స్ యొక్క అంతర్గత ట్విస్ట్ తగ్గుతుంది, ఇది శక్తిలో మార్పులకు దారితీస్తుంది. ఈ సాపేక్షంగా కఠినమైన పదార్థాలు రబ్బరు ఫైబర్‌ల కంటే ఎక్కువ మన్నికగలవని లియు జున్‌ఫెంగ్ చెప్పారు, మరియు శీతలీకరణ రేటు చాలా తక్కువగా విస్తరించినప్పటికీ రబ్బరు కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

నికెల్ టైటానియం షేప్ మెమరీ మిశ్రమాలకు "టార్షనల్ హీట్ కూలింగ్" టెక్నాలజీని వర్తింపజేయడం వల్ల అధిక శక్తి మరియు వేగవంతమైన ఉష్ణ బదిలీ మెరుగైన శీతలీకరణ పనితీరుకు దారితీస్తుందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు మరియు ఎక్కువ శీతలీకరణ ప్రభావాన్ని సాధించడానికి తక్కువ ట్విస్ట్ మాత్రమే అవసరం.

ఉదాహరణకు, నాలుగు నికెల్ టైటానియం అల్లాయ్ వైర్‌లను కలిసి మెలితిప్పడం ద్వారా, విప్పిన తర్వాత గరిష్ట ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదల 20.8 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు చేరుకుంటుంది మరియు మొత్తం సగటు ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదల కూడా 18.2 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు చేరుకుంటుంది. ఇది 'థర్మల్ రిఫ్రిజిరేషన్' టెక్నాలజీని ఉపయోగించి సాధించిన 17.0 డిగ్రీల సెల్సియస్ కూలింగ్ కంటే కొంచెం ఎక్కువ. ఒక శీతలీకరణ చక్రం కేవలం 30 సెకన్లు మాత్రమే పడుతుంది, "లియు జున్‌ఫెంగ్ చెప్పారు.

భవిష్యత్తులో రిఫ్రిజిరేటర్లలో కొత్త టెక్నాలజీని ఉపయోగించవచ్చు

"టోర్షనల్ హీట్ రిఫ్రిజిరేషన్" టెక్నాలజీ ఆధారంగా, ప్రవహించే నీటిని చల్లబరచగల రిఫ్రిజిరేటర్ మోడల్‌ను పరిశోధకులు రూపొందించారు. వారు మూడు నికెల్ టైటానియం అల్లాయ్ వైర్‌లను శీతలీకరణ పదార్థాలుగా ఉపయోగించారు, 7.7 డిగ్రీల సెల్సియస్ శీతలీకరణను సాధించడానికి సెంటీమీటర్‌కు 0.87 విప్లవాలు తిరిగారు.

'ట్విస్టెడ్ హీట్ రిఫ్రిజిరేటర్‌ల' వాణిజ్యీకరణకు ముందు ఈ ఆవిష్కరణ ఇంకా చాలా దూరం ప్రయాణించవలసి ఉంది, అవకాశాలు మరియు సవాళ్లు రెండూ ఉన్నాయి, "రే బౌమాన్ అన్నారు. ఈ అధ్యయనంలో కనుగొనబడిన కొత్త శీతలీకరణ సాంకేతికత శీతలీకరణ రంగంలో కొత్త రంగాన్ని విస్తరించిందని లియు జున్‌ఫెంగ్ అభిప్రాయపడ్డారు. ఇది శీతలీకరణ రంగంలో శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి కొత్త మార్గాన్ని అందిస్తుంది.

"టోర్షనల్ హీట్ రిఫ్రిజిరేషన్"లో మరొక ప్రత్యేక దృగ్విషయం ఏమిటంటే, ఫైబర్ యొక్క వివిధ భాగాలు వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇది ఫైబర్ పొడవు దిశలో ఫైబర్‌ను మెలితిప్పడం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే హెలిక్స్ యొక్క ఆవర్తన పంపిణీ కారణంగా ఏర్పడుతుంది. పరిశోధకులు నికెల్ టైటానియం అల్లాయ్ వైర్ యొక్క ఉపరితలంపై థర్మోక్రోమిజం పూతతో పూత పూసి, "టార్షనల్ కూలింగ్" రంగును మార్చే ఫైబర్‌ను తయారు చేశారు. ట్విస్టింగ్ మరియు untwisting ప్రక్రియలో, ఫైబర్ రివర్సిబుల్ రంగు మార్పులకు లోనవుతుంది. ఫైబర్ ట్విస్ట్ యొక్క రిమోట్ ఆప్టికల్ కొలత కోసం ఇది కొత్త రకం సెన్సింగ్ ఎలిమెంట్‌గా ఉపయోగించవచ్చు. ఉదాహరణకు, కంటితో రంగు మార్పులను గమనించడం ద్వారా, పదార్థం దూరంలో ఎన్ని విప్లవాలు చేసిందో తెలుసుకోవచ్చు, ఇది చాలా సులభమైన సెన్సార్. "టోర్షనల్ హీట్ కూలింగ్" సూత్రం ఆధారంగా, కొన్ని ఫైబర్‌లను తెలివైన రంగు మార్చే బట్టల కోసం కూడా ఉపయోగించవచ్చని లియు జున్‌ఫెంగ్ చెప్పారు.