Портативное электрокалорическое устройство позволяет снизить температуру на 8,9 ºC

Учёные-материаловеды из Калифорнийского университета разработали компактную технологию охлаждения, способную непрерывно отводить тепло с использованием слоёв гибких тонких плёнок. Прототип устройства, основанный на электрокалорическом эффекте, обеспечивает снижение температуры окружающей среды на 8,9 ºC в непрерывном режиме и до 13,6 ºC в источнике тепла всего через 30 секунд.

Подробный анализ, опубликованный в журнале Science, демонстрирует, что данный подход может быть интегрирован в портативные охлаждающие устройства.

«Наша долгосрочная цель — доработать эту технологию для портативных охлаждающих аксессуаров, которые будут удобными, доступными, надёжными и энергоэффективными, особенно для людей, работающих в экстремально жарких условиях в течение длительного времени»,

— говорит главный исследователь Цибин Пей, профессор материаловедения и инженерии в Школе инженерии Самуэли Калифорнийского университета.

Экспериментальный материал представляет собой цилиндрическую конструкцию, состоящую из шести тонких полимерных плёнок диаметром чуть менее 2,5 см и толщиной 0,6 см. Каждый слой покрыт углеродными нанотрубками с обеих сторон. Обладая сегнетоэлектрическими свойствами, материал изменяет свою форму под воздействием электрического поля.

Когда электрическое поле устройства включается, сложенные слои сжимаются попарно. После отключения электричества эти пары расступаются и затем прижимаются к соседним слоям. Этот циклический процесс самовосстановления, напоминающий работу аккордеона, постоянно отводит тепло слой за слоем.

«Полимерные плёнки используют контур для перемещения зарядов между парами слоёв, что делает гибкое охлаждающее устройство более эффективным, чем традиционные кондиционеры», — отметил Ханьсян Ву, один из соавторов исследования и научный сотрудник, работающий в лаборатории Пея.

«Благодаря возможности использования тонких гибких плёнок, электрокалорическое охлаждение идеальным образом подходит для носимых устройств нового поколения, которые смогут обеспечивать комфорт в напряжённых условиях», — добавил Пей. — «Эта технология также может быть применена для охлаждения электроники».