Dull oeri mwy effeithlon, arbed ynni, gwyrdd a chludadwy yw cyfeiriad archwilio di-baid dynol.Yn ddiweddar, adroddodd erthygl ar-lein yn y cyfnodolyn Science ar strategaeth rheweiddio hyblyg newydd a ddarganfuwyd gan dîm ymchwil ar y cyd o wyddonwyr Tsieineaidd ac Americanaidd - “rheweiddio gwres torsiynol”.Canfu'r tîm ymchwil y gall newid y twist y tu mewn i'r ffibrau gyflawni oeri.Oherwydd effeithlonrwydd rheweiddio uwch, maint llai, a chymhwysedd i wahanol ddeunyddiau cyffredin, mae'r “oergell gwres troellog” a wnaed yn seiliedig ar y dechnoleg hon hefyd wedi dod yn addawol.
Daw'r cyflawniad hwn o ymchwil gydweithredol tîm yr Athro Liu Zunfeng o Labordy Allweddol y Wladwriaeth Bioleg Meddyginiaethol Cemeg, Ysgol Fferylliaeth, a Labordy Allweddol Polymer Swyddogaethol Gweinyddiaeth Addysg Prifysgol Nankai, a thîm Ray H. Baugman , athro Prifysgol Talaith Texas, Cangen Dallas, a Yang Shixian, Docent o Brifysgol Nankai.
Gostyngwch y tymheredd a'i droelli
Yn ôl data gan y Sefydliad Ymchwil Rheweiddio Rhyngwladol, mae defnydd trydan cyflyrwyr aer ac oergelloedd yn y byd ar hyn o bryd yn cyfrif am tua 20% o'r defnydd trydan byd-eang.Yn gyffredinol, mae gan yr egwyddor a ddefnyddir yn eang o oeri cywasgu aer y dyddiau hyn effeithlonrwydd Carnot o lai na 60%, ac mae'r nwyon a ryddheir gan brosesau rheweiddio traddodiadol yn gwaethygu cynhesu byd-eang.Gyda'r galw cynyddol am rheweiddio gan bobl, mae archwilio damcaniaethau ac atebion rheweiddio newydd i wella effeithlonrwydd rheweiddio ymhellach, lleihau costau, a lleihau maint offer rheweiddio wedi dod yn dasg frys.
Bydd rwber naturiol yn cynhyrchu gwres pan gaiff ei ymestyn, ond bydd y tymheredd yn gostwng ar ôl tynnu'n ôl.Gelwir y ffenomen hon yn "reweiddio thermol elastig", a ddarganfuwyd mor gynnar â dechrau'r 19eg ganrif.Fodd bynnag, er mwyn cael effaith oeri dda, mae angen ymestyn y rwber ymlaen llaw i 6-7 gwaith ei hyd ei hun ac yna ei dynnu'n ôl.Mae hyn yn golygu bod angen cyfaint mawr ar gyfer rheweiddio.Ar ben hynny, mae effeithlonrwydd presennol Carnot “rheweiddio thermol” yn gymharol isel, fel arfer dim ond tua 32%.
Trwy'r dechnoleg “oeri torsional”, ymestynnodd yr ymchwilwyr yr elastomer rwber ffibrog ddwywaith (straen 100%), yna gosododd y ddau ben a'i droelli o un pen i ffurfio strwythur Superhelix.Yn dilyn hynny, digwyddodd untwisting cyflym, a gostyngodd tymheredd y ffibrau rwber 15.5 gradd Celsius.
Mae'r canlyniad hwn yn uwch na'r effaith oeri gan ddefnyddio technoleg 'rheweiddio thermol elastig': mae'r rwber sy'n cael ei ymestyn 7 gwaith yn hirach yn contractio ac yn oeri i 12.2 gradd Celsius.Fodd bynnag, os caiff y rwber ei droelli a'i hymestyn, ac yna ei ryddhau ar yr un pryd, gall y 'rheweiddio thermol torsional' oeri i 16.4 gradd Celsius.Dywedodd Liu Zunfeng, o dan yr un effaith oeri, mai dim ond dwy ran o dair o rwber 'rheweiddio thermol elastig' yw cyfaint rwber 'rheweiddio thermol torsional', a gall ei effeithlonrwydd Carnot gyrraedd 67%, yn llawer uwch na'r egwyddor o aer. rheweiddio cywasgu.
Gellir oeri llinell bysgota a llinell tecstilau hefyd
Mae ymchwilwyr wedi cyflwyno bod llawer o le i wella o hyd mewn rwber fel deunydd “rheweiddio gwres torsional”.Er enghraifft, mae gan rwber wead meddal ac mae angen llawer o droeon arno i gyflawni oeri sylweddol.Mae ei gyflymder trosglwyddo gwres yn araf, ac mae angen ystyried materion megis defnydd dro ar ôl tro a gwydnwch y deunydd.Felly, mae archwilio deunyddiau “rheweiddio torsiynol” eraill wedi dod yn gyfeiriad arloesol pwysig i'r tîm ymchwil.
Yn ddiddorol, rydym wedi canfod bod y cynllun 'oeri gwres torsional' hefyd yn berthnasol i linellau pysgota a thecstilau.Yn flaenorol, nid oedd pobl yn sylweddoli y gellid defnyddio'r deunyddiau cyffredin hyn ar gyfer oeri, "meddai Liu Zunfeng.
Trodd yr ymchwilwyr yn gyntaf y ffibrau polymer anhyblyg hyn a ffurfio strwythur helical.Gall ymestyn yr helics godi'r tymheredd, ond ar ôl tynnu'r helics yn ôl, mae'r tymheredd yn gostwng.
Canfu'r arbrawf, gan ddefnyddio'r dechnoleg “oeri gwres torsional”, y gall gwifren plethedig polyethylen gynhyrchu cwymp tymheredd o 5.1 gradd Celsius, tra bod y deunydd yn cael ei ymestyn a'i ryddhau'n uniongyrchol heb fawr ddim newid tymheredd i'w weld.Yr egwyddor o 'oeri gwres torsional' o'r math hwn o ffibr polyethylen yw bod tro mewnol yr helics yn lleihau yn ystod y broses crebachu ymestynnol, gan arwain at newidiadau mewn egni.Dywedodd Liu Zunfeng fod y deunyddiau cymharol galed hyn yn fwy gwydn na ffibrau rwber, ac mae'r gyfradd oeri yn fwy na rwber hyd yn oed pan fyddant yn cael eu hymestyn yn fyr iawn.
Canfu ymchwilwyr hefyd fod cymhwyso'r dechnoleg “oeri gwres torsional” i aloion cof siâp titaniwm nicel â chryfder uwch a throsglwyddo gwres cyflymach yn arwain at well perfformiad oeri, a dim ond tro is sydd ei angen i gael mwy o effaith oeri.
Er enghraifft, trwy droelli pedair gwifren aloi titaniwm nicel gyda'i gilydd, gall y gostyngiad tymheredd uchaf ar ôl dad-wirio gyrraedd 20.8 gradd Celsius, a gall y gostyngiad tymheredd cyfartalog cyffredinol hefyd gyrraedd 18.2 gradd Celsius.Mae hyn ychydig yn uwch na'r oeri 17.0 gradd Celsius a gyflawnwyd gan ddefnyddio technoleg 'rheweiddio thermol'.Dim ond tua 30 eiliad y mae un cylch rheweiddio yn ei gymryd, ”meddai Liu Zunfeng.
Gellir defnyddio technoleg newydd mewn oergelloedd yn y dyfodol
Yn seiliedig ar y dechnoleg “rheweiddio gwres torsional”, mae ymchwilwyr wedi creu model oergell a all oeri dŵr sy'n llifo.Fe wnaethant ddefnyddio tair gwifren aloi titaniwm nicel fel deunyddiau oeri, gan gylchdroi 0.87 chwyldro y centimedr i gyflawni oeri o 7.7 gradd Celsius.
Mae gan y darganfyddiad hwn gryn dipyn i'w wneud eto cyn masnacheiddio 'oergelloedd gwres troellog', gyda chyfleoedd a heriau," meddai Ray Bowman.Mae Liu Zunfeng yn credu bod y dechnoleg rheweiddio newydd a ddarganfuwyd yn yr astudiaeth hon wedi ehangu sector newydd yn y maes rheweiddio.Bydd yn darparu ffordd newydd o leihau'r defnydd o ynni yn y maes rheweiddio.
Ffenomen arbennig arall mewn “rheweiddio gwres torsional” yw bod gwahanol rannau o'r ffibr yn arddangos tymereddau gwahanol, sy'n cael ei achosi gan ddosbarthiad cyfnodol yr helics a gynhyrchir trwy droelli'r ffibr ar hyd cyfeiriad hyd y ffibr.Gorchuddiodd yr ymchwilwyr wyneb gwifren aloi titaniwm nicel â gorchudd Thermochromiaeth i wneud ffibr newid lliw “oeri torsional”.Yn ystod y broses troellog a untwisting, mae'r ffibr yn mynd trwy newidiadau lliw cildroadwy.Gellir ei ddefnyddio fel math newydd o elfen synhwyro ar gyfer mesur ffibr optegol o bell.Er enghraifft, trwy arsylwi newidiadau lliw gyda'r llygad noeth, gall rhywun wybod faint o chwyldroadau y mae'r deunydd wedi'u gwneud yn y pellter, sy'n synhwyrydd syml iawn.Dywedodd Liu Zunfeng, yn seiliedig ar yr egwyddor o “oeri gwres torsional”, y gellir defnyddio rhai ffibrau hefyd ar gyfer ffabrigau newid lliw deallus.
Amser postio: Gorff-13-2023