Международная команда исследователей из Техасского университета в Далласе (США) и Нянькайского университета (Китай) разработала новую холодильную технологию, основанную на скручивании и раскручивании волокон.
Ученые утверждают, что им удалось добиться эффекта охлаждения при скручивании таких материалов, как натуральный каучук, рыболовная леска и никель-титановая проволока.
Ученые назвали наблюдавшийся эффект твистокалорическим охлаждением.
Свойство материалов изменять температуру при деформациях известно давно. В частности, в начале XIX века был обнаружен так называемый эффект эластокалорического охлаждения при растягивании каучуковой ленты. Однако для того, чтобы охлаждение было существенным, ленту придется растянуть очень сильно. Для твистокалорического охлаждения нужно всего лишь освободить скрученное волокно.
Чтобы визуализировать изменения температуры, исследователи покрывали каучуковые волокна термохромной краской.
Исследования показали, что освобождение каучуковых волокон, скрученных до состояния суперзакрученности, приводит к охлаждению их поверхности на 15,5°C. Ясли же волокна не только скрутить на и растянуть, то снижение температуры составит 16,4°C.
Твистокалорический эффект наблюдался и при скручивании неэластичной полимерной лески. При растягивании скрученная леска нагревалась, а при раскручивании — охлаждалась на 5,1°C.
При спиральном закручивании волокон в направлении, противоположном скручиванию, удалось добиться охлаждения при растягивании (обычные материалы при растягивании нагреваются). Рентгенографическое исследование показало, что необычное поведение объясняется частичным переходом системы в состояние с более высоким уровнем энтропии при освобождении растянутых и спирально закрученных волокон.
Существенного охлаждения удалось добиться при распрямлении скрученной никель-титановой проволоки. При распрямлении одинарной проволоки удавалось достичь охлаждения поверхности на 17°C. Распрямление жгута из четырех отрезков проволоки позволило добиться снижения температуры на 20,8°C.
Специально созданная установка на основе оказалась способна охладить поток воды на 7,7°C при раскручивании трехжильного никель-титанового кабеля. Повторяющиеся циклы скручивания и раскручивания позволят добиться более высокой холодопроизводительности.
На пути от открытия твистокалорического эффекта до его практического применения в холодильной технике предстоит решить еще множество задач. Прежде всего, необходимо совершенствовать технологию охлаждения с точки зрения повышения ее надежности и эффективности. Перспективы же данного направления связаны с созданием новых материалов с более выраженным твистокалорическим эффектом, чем у немногих коммерчески доступных на сегодняшний день вариантов.
www.coolingpost.com
Перевод: mir-klimata.info
