भविष्य में, रेफ्रिजरेटर को ठंडा करने के लिए केवल "मोड़" की आवश्यकता हो सकती है

एक अधिक कुशल, ऊर्जा-बचत करने वाली, हरित और पोर्टेबल शीतलन विधि मानव निरंतर अन्वेषण की दिशा है। हाल ही में, जर्नल साइंस में एक ऑनलाइन लेख में चीनी और अमेरिकी वैज्ञानिकों की एक संयुक्त शोध टीम द्वारा खोजी गई एक नई लचीली प्रशीतन रणनीति - "टॉर्सनल हीट रेफ्रिजरेशन" पर रिपोर्ट दी गई। शोध दल ने पाया कि तंतुओं के अंदर मोड़ बदलने से ठंडक प्राप्त की जा सकती है। उच्च प्रशीतन दक्षता, छोटे आकार और विभिन्न सामान्य सामग्रियों पर प्रयोज्यता के कारण, इस तकनीक पर आधारित "ट्विस्टेड हीट रेफ्रिजरेटर" भी आशाजनक हो गया है।

यह उपलब्धि औषधीय रसायन विज्ञान जीवविज्ञान की राज्य प्रमुख प्रयोगशाला, फार्मेसी स्कूल और नानकई विश्वविद्यालय के शिक्षा मंत्रालय के कार्यात्मक पॉलिमर की प्रमुख प्रयोगशाला के प्रोफेसर लियू ज़ुन्फेंग की टीम और रे एच. बौगमैन की टीम के सहकारी अनुसंधान से प्राप्त हुई है। , टेक्सास स्टेट यूनिवर्सिटी, डलास शाखा के प्रोफेसर, और यांग शिक्सियन, नानकाई विश्वविद्यालय के डोसेंट।

बस तापमान कम करें और इसे मोड़ें

इंटरनेशनल रेफ्रिजरेशन रिसर्च इंस्टीट्यूट के आंकड़ों के मुताबिक, दुनिया में एयर कंडीशनर और रेफ्रिजरेटर की बिजली खपत वर्तमान में वैश्विक बिजली खपत का लगभग 20% है। वायु संपीड़न प्रशीतन के व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सिद्धांत में आमतौर पर 60% से कम की कार्नोट दक्षता होती है, और पारंपरिक प्रशीतन प्रक्रियाओं द्वारा जारी गैसें ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ा रही हैं। मनुष्यों द्वारा प्रशीतन की बढ़ती मांग के साथ, प्रशीतन दक्षता में और सुधार करने, लागत कम करने और प्रशीतन उपकरण के आकार को कम करने के लिए नए प्रशीतन सिद्धांतों और समाधानों की खोज करना एक जरूरी काम बन गया है।

प्राकृतिक रबर को खींचे जाने पर गर्मी उत्पन्न होगी, लेकिन पीछे हटने के बाद तापमान कम हो जाएगा। इस घटना को "इलास्टिक थर्मल रेफ्रिजरेशन" कहा जाता है, जिसे 19वीं शताब्दी की शुरुआत में खोजा गया था। हालाँकि, अच्छे शीतलन प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, रबर को पहले अपनी लंबाई से 6-7 गुना तक खींचना होगा और फिर वापस खींचना होगा। इसका मतलब यह है कि प्रशीतन के लिए बड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, "थर्मल रेफ्रिजरेशन" की वर्तमान कार्नोट दक्षता अपेक्षाकृत कम है, आमतौर पर केवल लगभग 32%।

"टॉर्सनल कूलिंग" तकनीक के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने रेशेदार रबर इलास्टोमेर को दो बार (100% स्ट्रेन) बढ़ाया, फिर दोनों सिरों को ठीक किया और सुपरहेलिक्स संरचना बनाने के लिए इसे एक छोर से मोड़ दिया। इसके बाद, तेजी से मुड़ने की प्रक्रिया शुरू हुई और रबर के रेशों का तापमान 15.5 डिग्री सेल्सियस कम हो गया।

यह परिणाम 'इलास्टिक थर्मल रेफ्रिजरेशन' तकनीक का उपयोग करके शीतलन प्रभाव से अधिक है: रबर जो 7 गुना अधिक समय तक खींचा जाता है वह सिकुड़ जाता है और 12.2 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा हो जाता है। हालाँकि, यदि रबर को मोड़ा और बढ़ाया जाता है, और फिर एक साथ छोड़ा जाता है, तो 'टॉर्सनल थर्मल रेफ्रिजरेशन' 16.4 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा हो सकता है। लियू ज़ुन्फ़ेंग ने कहा कि समान शीतलन प्रभाव के तहत, 'टॉर्सनल थर्मल रेफ्रिजरेशन' की रबर की मात्रा 'इलास्टिक थर्मल रेफ्रिजरेशन' रबर की मात्रा का केवल दो-तिहाई है, और इसकी कार्नोट दक्षता 67% तक पहुंच सकती है, जो हवा के सिद्धांत से कहीं बेहतर है। संपीड़न प्रशीतन.

मछली पकड़ने की लाइन और कपड़ा लाइन को भी ठंडा किया जा सकता है

शोधकर्ताओं ने बताया है कि "टॉर्सनल हीट रेफ्रिजरेशन" सामग्री के रूप में रबर में अभी भी सुधार की बहुत गुंजाइश है। उदाहरण के लिए, रबर की बनावट नरम होती है और महत्वपूर्ण शीतलन प्राप्त करने के लिए इसे कई घुमावों की आवश्यकता होती है। इसकी गर्मी हस्तांतरण गति धीमी है, और सामग्री के बार-बार उपयोग और स्थायित्व जैसे मुद्दों पर विचार करने की आवश्यकता है। इसलिए, अन्य "टॉर्सनल रेफ्रिजरेशन" सामग्रियों की खोज अनुसंधान टीम के लिए एक महत्वपूर्ण सफलता की दिशा बन गई है।

दिलचस्प बात यह है कि हमने पाया है कि 'टॉर्सनल हीट कूलिंग' योजना मछली पकड़ने और कपड़ा लाइनों पर भी लागू होती है। पहले, लोगों को यह एहसास नहीं था कि इन सामान्य सामग्रियों का उपयोग ठंडा करने के लिए किया जा सकता है, ”लियू ज़ुन्फ़ेंग ने कहा।

शोधकर्ताओं ने पहले इन कठोर पॉलिमर फाइबर को मोड़ा और एक पेचदार संरचना बनाई। हेलिक्स को खींचने से तापमान बढ़ सकता है, लेकिन हेलिक्स को पीछे खींचने के बाद तापमान कम हो जाता है।

प्रयोग में पाया गया कि "टॉर्सनल हीट कूलिंग" तकनीक का उपयोग करके, पॉलीथीन ब्रेडेड तार 5.1 डिग्री सेल्सियस के तापमान में गिरावट उत्पन्न कर सकता है, जबकि सामग्री को सीधे फैलाया जाता है और लगभग कोई तापमान परिवर्तन नहीं देखा जाता है। इस प्रकार के पॉलीथीन फाइबर के 'टॉर्सनल हीट कूलिंग' का सिद्धांत यह है कि स्ट्रेचिंग संकुचन प्रक्रिया के दौरान, हेलिक्स का आंतरिक मोड़ कम हो जाता है, जिससे ऊर्जा में परिवर्तन होता है। लियू ज़ुन्फेंग ने कहा कि ये अपेक्षाकृत कठोर सामग्रियां रबर फाइबर की तुलना में अधिक टिकाऊ होती हैं, और बहुत कम खींचे जाने पर भी शीतलन दर रबर से अधिक होती है।

शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि उच्च शक्ति और तेज गर्मी हस्तांतरण के साथ निकल टाइटेनियम आकार मेमोरी मिश्र धातुओं के लिए "टॉर्सनल हीट कूलिंग" तकनीक को लागू करने से बेहतर शीतलन प्रदर्शन होता है, और अधिक शीतलन प्रभाव प्राप्त करने के लिए केवल कम मोड़ की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, चार निकल टाइटेनियम मिश्र धातु के तारों को एक साथ मोड़ने से, खोलने के बाद अधिकतम तापमान में गिरावट 20.8 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकती है, और समग्र औसत तापमान में गिरावट भी 18.2 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकती है। यह 'थर्मल रेफ्रिजरेशन' तकनीक का उपयोग करके हासिल की गई 17.0 डिग्री सेल्सियस कूलिंग से थोड़ा अधिक है। एक प्रशीतन चक्र में केवल 30 सेकंड का समय लगता है, ”लियू ज़ुन्फ़ेंग ने कहा।

भविष्य में रेफ्रिजरेटर में नई तकनीक का इस्तेमाल किया जा सकता है

"टॉर्सनल हीट रेफ्रिजरेशन" तकनीक के आधार पर, शोधकर्ताओं ने एक रेफ्रिजरेटर मॉडल बनाया है जो बहते पानी को ठंडा कर सकता है। उन्होंने शीतलन सामग्री के रूप में तीन निकल टाइटेनियम मिश्र धातु के तारों का उपयोग किया, जो 7.7 डिग्री सेल्सियस की शीतलन प्राप्त करने के लिए प्रति सेंटीमीटर 0.87 चक्कर लगाते हैं।

रे बोमन ने कहा, 'ट्विस्टेड हीट रेफ्रिजरेटर' के व्यावसायीकरण से पहले इस खोज को अभी भी अवसरों और चुनौतियों दोनों के साथ एक लंबा रास्ता तय करना है। लियू ज़ुन्फ़ेंग का मानना ​​है कि इस अध्ययन में खोजी गई नई प्रशीतन तकनीक ने प्रशीतन क्षेत्र में एक नए क्षेत्र का विस्तार किया है। यह प्रशीतन क्षेत्र में ऊर्जा की खपत को कम करने का एक नया तरीका प्रदान करेगा।

"टॉर्सनल हीट रेफ्रिजरेशन" में एक और विशेष घटना यह है कि फाइबर के विभिन्न हिस्से अलग-अलग तापमान प्रदर्शित करते हैं, जो फाइबर की लंबाई दिशा के साथ फाइबर को घुमाकर उत्पन्न हेलिक्स के आवधिक वितरण के कारण होता है। शोधकर्ताओं ने "टॉर्सनल कूलिंग" रंग बदलने वाला फाइबर बनाने के लिए निकल टाइटेनियम मिश्र धातु के तार की सतह को थर्मोक्रोमिज्म कोटिंग के साथ लेपित किया। मोड़ने और खोलने की प्रक्रिया के दौरान, फाइबर प्रतिवर्ती रंग परिवर्तन से गुजरता है। इसका उपयोग फाइबर ट्विस्ट के दूरस्थ ऑप्टिकल माप के लिए एक नए प्रकार के सेंसिंग तत्व के रूप में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, नग्न आंखों से रंग परिवर्तन को देखकर, कोई यह जान सकता है कि सामग्री ने दूरी में कितने चक्कर लगाए हैं, जो एक बहुत ही सरल सेंसर है। "लियू ज़ुन्फ़ेंग ने कहा कि" टॉर्सनल हीट कूलिंग "के सिद्धांत के आधार पर, कुछ फाइबर का उपयोग बुद्धिमान रंग बदलने वाले कपड़ों के लिए भी किया जा सकता है।