НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Существующие холодильники работают по принципу столетней давности: путем изменения фазы жидкости происходит поглощение тепла. Этот принцип требует охлаждающей жидкости (фреона) и компрессора. Он отлично работает в домашних холодильниках, но для других применений, например, когда свободное место ограничено, все стандартные холодильники будут слишком громоздки.

Инженеры из Калифорнийского университета решили использовать другой принцип охлаждения, используя свойство некоторых твердых веществ поглощать тепло, когда на них подается электрическое поле и принимать участие в обычном теплообмене, когда поле исчезает. Это также называется электрокалорическим эффектом. Исследователи опубликовали свои результаты работы в последнем издании Science.

Инженеры использовали в качестве рабочего материала сополимер винилиденфторида, трифторэтилена и хлорфторэтилена. Этот фторсополимер представлял из себя гибкую фторполимерную пленку. Для обеспечения теплопереноса пленка должна иметь возможность свободно перемещаться от охлаждаемой части устройства (радиатора) к источнику тепла и обратно. Схематично это представлено на рисунке ниже.

Разные ученые придумывали механические решения для перемещения рабочего тела, но это было именно то, от чего американские инженеры хотели отказаться, потому что это означало бы более сложную конструкцию и дополнительный расход энергии.

Исследователи Калифорнийского университета решили использовать электростатические силы для перемещения пленки от одной поверхности к другой. Полимер был оснащен электродом из сетки углеродных нанотрубок, что позволило ему отгибаться и приставать к поверхностям для охлаждения и повторного нагрева под действием электростатической силы. Эта сила не настолько велика, чтобы преодолевать большие расстояния, поэтому инженеры сделали хитрый трюк, закрепив один конец пленки у радиатора, а противоположный - у источника тепла на небольшом расстоянии, как это показано на картинке. Таким образом, пленка, при применении переменного тока, легко откланялась подобно S-образному шлангу между двумя пластинами в одном и другом направлении.

Скорость колебательных перемещений пленки (отмечена красным на рисунке справа) составила до 30 раз в секунду при потреблении энергии всего лишь в несколько сотых долей ватта.

С размером радиатора и фторопластовой пленки 7 на 3 см, и расстоянием между пластинами 0,6 см, инженеры достигли замечательного результата: устройство выполняет охлаждение значительно лучше, чем аналогичные стационарные вакуумные охладители или чиллеры, использующие магнитное охлаждение.

Помимо обычного применения для целей охлаждения, инженеры видят своё изобретения во многих других назначениях. Например, для охлаждения ран (вместо льда), для охлаждения органического материала (органов для пересадки), охлаждения рабочих столов, или небольших электронных устройств/чипов.

 

Источник: https://www.deingenieur.nl