آنا/  دانشمندان مواد، نوعی دستگاه خنک کننده فشرده ساخته‌اند که با استفاده از لایه‌های نازک انعطاف پذیر، به طور مداوم گرما را از بین می‌برد؛ دستاوردی که می‌تواند در فناوری‌های پوشیدنی و قابل حمل به کارگرفته شود.
  دانش پژوهان مواد دانشگاه کالیفرنیا لس آنجلس (UCLA) برای این طراحی از اثر الکتروکالری استفاده کرده‌اند که در آن اِعمال میدان الکتریکی به طور موقت دمای ماده را تغییر می‌دهد.

محققان در آزمایش‌های خود دریافتند نمونه اولیه این فناوری می‌تواند دمای محیط اطراف خود را پس از حدود ۳۰ ثانیه، تا منفی ۹ درجه سلسیوس (۱۶ درجه فارنهایت) به طور مداوم و تا منفی چهار درجه (۲۵ درجه فارنهایت) در حضور منبع گرما کاهش دهد.

این پژوهشگران معتقدند این رویکرد می‌تواند در فناوری خنک کننده پوشیدنی یا دستگاه‌های خنک کننده قابل حمل گنجانده شود.

«کیبینگ پی» «Qibing Pei»، استاد علم و مهندسی مواد و مجری این تحقیقات گفت: «هدف بلندمدت ما توسعه این فناوری برای لوازم جانبی خنک کننده پوشیدنی است که راحت، مقرون به صرفه، قابل اعتماد و کم مصرف باشند، به ویژه برای افرادی که در محیط‌های بسیار گرم در ساعات طولانی کار می‌کنند.»

وی افزود: «از آنجایی که میانگین دما با تغییرات اقلیمی همچنان در حال افزایش است، مقابله با گرما به یک موضوع بهداشتی حیاتی تبدیل شده است. ما به راه حل‌های مختلفی برای این مواجهه با مشکل نیاز داریم و این می‌تواند مبنایی برای یک راه حل باشد.»


نحوه عملکرد ماده خنک کننده 

این ماده آزمایشی از یک مجموعه دایره‌ای متشکل از شش لایه نازک پلیمری ساخته شده که قطر آن کمی کمتر از ۲.۵ سانتیمتر و ضخامت کل مجموعه حدود ۰.۶ سانتیمتر است. هر لایه از دو طرف با نانولوله‌های کربنی پوشیده شده است. ماده حاصل فروالکتریک است یعنی با اعمال میدان الکتریکی شکل آن تغییر می‌کند.

هنگامی که میدان الکتریکی دستگاه روشن می‌شود، لایه‌های انباشته شده به صورت جفت روی یکدیگر فشرده می‌شوند. هنگامی که برق دستگاه قطع می‌شود جفت‌های انباشته از هم جدا می‌شوند تا سپس به دیگر لایه‌های مجاور فشرده شوند.
همانطور که این فرآیند متناوب تکرار می‌شود، عمل آبشاری خود تجدید شونده و آکاردئون مانند، به طور مداوم گرما را لایه به لایه دور می‌کند.

«هان شیانگ وو» «Hanxiang Wu» از دیگر مجریان این پژوهش گفت: «این لایه‌های پلیمری از یک مدار برای انتقال بار‌ها بین جفت لایه‌های انباشته استفاده می‌کنند که باعث می‌شود این دستگاه خنک کننده انعطاف پذیر، کارآمدتر از دستگاه‌های تهویه مطبوع شود.»

فناوری‌های خنک کننده معمولی به تهویه مطبوع و تبرید متکی هستند که باید بخار را فشرده کنند؛ فرایندی که نه تنها مقدار زیادی انرژی مصرف می‌کند بلکه از دی اکسید کربن به عنوان خنک کننده استفاده می‌کند. این دستگاه جدید، طراحی ساده تری دارد که نیازی به خنک کننده یا مایعات مولد گاز گلخانه‌ای ندارد. این فناوری نوین با برق کار می‌کند، که در صورت استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر مانند پنل‌های خورشیدی، می‌تواند پایدار باشد.

«ونژونگ یان» «Wenzhong Yan» محقق پسا دکتری و از دیگر پژوهشگران این پروژه نیز اظهار داشت: «این دستگاه خنک کننده با ادغام مواد پیشرفته و یک معماری مکانیکی ظریف، خنک سازی انرژی کارآمد را ارائه داده و این کار را با تعبیه‌ی عملکرد‌ها به طور مستقیم در ساختار خود انجام می‌دهد، که منجر به کاهش پیچیدگی، مصرف انرژی و نیاز‌های محاسباتی می‌شود.»

پی و همکارانش در حال تحقیق در مورد فناوری‌های خنک کننده الکتروکالری هستند که برای کاهش دمای کافی برای کاربرد‌های دنیای واقعی طراحی شده‌اند.

وی بیان داشت: «از آنجایی که می‌توانیم از لایه‌های انعطاف پذیر نازک استفاده کنیم، خنک کننده الکتروکالری گزینه مطلوبی برای نسل بعدی پوشیدنی هاست که می‌توانند ما را در شرایط سخت خنک نگه دارند. همچنین می‌توان از آن برای خنک کردن تجهیزات الکترونیکی با قطعات انعطاف پذیر استفاده کرد.»

نتایج این تحقیقات در نشریه Science منتشر شده است.