Pazartesi , Ocak 25 2021
Ana Sayfa / Haberler / Dünya'da Teknoloji / Kapalı Alanlarda Pasif Soğutma – Radyatif Soğutma

Kapalı Alanlarda Pasif Soğutma – Radyatif Soğutma

Radyatif soğutma, enerji tüketmeden veya kirlilik yaymadan bir nesnenin sıcaklığını düşürmeye yönelik pasif bir soğutma stratejisidir. Bu soğutucular, iletim ve konveksiyon yoluyla çevreden ısı çekmek için dış yüzeylere, çatılara veya insan cildine yerleştirilebilirler.

Bununla birlikte, doğrudan güneş ışığına maruz kalan sabit bir araç gibi kapalı bir alanda ısı sürekli olarak biriktiğinde bu soğutma yöntemi etkisiz hale gelir. Örneğin, sadece 21°C ‘lik ortam sıcaklığında bile, park halindeki bir arabanın içi 60-82 ° C’ye kadar ısınabilir. Temelde burada olan şey, arabanın içi bir sera etkisi yaşıyor: pencereler gelen güneş ışınlarına karşı şeffafken, termal kızılötesi radyasyon dışarı çıkarken bunlardan kaçamıyor. Bu, ısının kabin içinde hapsolduğu anlamına gelir.

Kapalı Alanlarda Pasif Soğutma, Radyatif soğutma 2

Prof. Song’un Esnek OptoElectronics bölümünde doktora öğrencisi olan Se-Yeon Heo: “Yaptığımız çalaışmada bir araç kabininin iç tarafındaki salım gücünün, iç radyasyon akışını artırarak hapsolmuş ısının kaçmasına izin verebileceğini varsaydık. Bu, soğutucunun her iki tarafındaki emisyon spektrumlarının stratejik tasarımının hapsolmuş ısıyı serbest bırakmak için hayati olduğu anlamına geliyor” dedi.  Heo: “Bu tasarım, bir iç boşluktan ve yüzeyden etkili bir şekilde ısı çekiyor, çünkü alt taraf geniş bir spektral aralıkta termal girdiyi emebiliyor, üst taraf ise ortam radyasyonunu bozmadan uzaya ısı yayıyor” diye ekledi.

Heo, Science Advances’da yayımlanan “Muhafazalardan pasif ısı salınımı için bir Janus yayıcı” adlı makalenin ilk yazarı. Çalışmada, üst tarafta seçici bir yayıcı ve altta bir geniş bant yayıcı olarak işlev gören bir Janus termal yayıcı önerilmekte. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, Janus termal yayıcı, içten geniş bantlı termal radyasyonu emmek için alt tarafını ve soğuk yüzeyden bir dış alana kızılötesi dalgalar olarak ısıyı yaymak için de üst tarafını kullanarak etkili bir ısı kanalı olarak işlev görür.

Kapalı Alanlarda Pasif Soğutma, Radyatif soğutma 1

Ekip, Janus yayıcısını 4 µm kalınlığında polidimetilsiloksan (PDMS) katman, 100 nm kalınlığında gümüş katman ve alt tarafta 10 µm kalınlığında PDMS ile kaplanmış 500 µm kalınlığında mikro desenli kuvars katman ile imal etmiştir. Heo: “Gümüş katman çoğunlukla güneş spektrumunu yansıtıyor ve uzak IR bölgesinde üst ve alt tarafları izole ediyor. Ag-PDMS oluğu sahte yüzey plazmon polariton rezonansına neden oluyor, bu da PDMS ince filminin malzemenin anormal yok olma katsayısı nedeniyle içsel emisyon kaybının üstesinden gelmesine yardımcı oluyor” dedi.

Janus emisyon özelliğinin gerçekleştirilmesi için ideale yakın bir seçici yayıcıya ulaşmak gerekliydi. Çok sayıda çalışma seçici emisyonla radyatif soğutma bildirmiş olsa da, bu tasarımları pratik uygulamalar için ölçeklendirmek, karmaşık yapıları ve maliyetli nanofabrikasyon süreçleri nedeniyle bir zorluk olmaya devam etmekte. Heo, “Parodi yüzey plazmon polaritonunu (sSPP) kullanarak optimize edilmiş polimer esaslı, ideale yakın seçici bir yayıcı üretebildik. Polimer bazlı imalat, bir rulodan ruloya işlemle kolayca uygulanabildiğinden, bu, cihazın yapım kolaylığını ve satın alınabilirliğini artırdı. Tasarımı, sSPP’nin dağılım ilişkisini ve üç boyutlu optik simülasyon sonuçlarını kullanarak optimize ettik. Dolayısıyla, bu işlem, ölçeklenebilir polimer tabanlı seçici yayıcılar elde etmenin genelleştirilmiş bir yolu olarak kabul edilebilir” dedi.

Kapalı Alanlarda Pasif Soğutma, Radyatif soğutma

Araştırmacıların Janus tasarımı üç farklı modda çalışabilmekte;

1) Seçici Yayıcı
2) Geniş Bant Yayıcı
3) Janus Yayıcı Modu.

İlk iki mod, “yüzey” soğutmayı hedefleyen pasif radyatif soğutucuların geleneksel özelliklerine sahiptir. Örneğin, seçici yayıcı modu, bina dışı (çatı katı, duvarlar) ve enerji santrallerinde kullanılabilir. Geniş bant yayıcı modu, LED’ler ve sıcaklığa duyarlı giyilebilir cihazlar gibi ısı yayan elektronik cihazları soğutabilir.

Bu yazıda gösterilen yeni soğutma yeteneğini sergileyen Janus modu, kapalı bir alanda ortam sıcaklığını düşük tutar. Bu, özellikle sabit araçlarda, kapalı güneş pillerinde ve bina içlerinde ısının hapsolduğu soğutma muhafazaları için kullanılabilir.

Ekip deneylerinde, radyatif soğutucularının ∼680 W / m2 pik güneş enerjisi altında ∼6 ° C ortam altı soğutma etkisi sağladığını gösterdi. Bununla birlikte, soğutma etkisinin soğuk bir ortamda bile devam etmesinin dezavantajı da bulunmakta. Bunun nedeni, nesneden gelen ısının radyasyonla kaçmasıdır. Bu nedenle, bir takip çalışmasında ekip, çevredeki ortama bağlı olarak IR radyasyonunu açıp kapatarak sıcaklık homeostazını koruyan bir radyatif soğutucu tasarlamayı planlıyor.

Kaynak: Nanowerk.com

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Copy Protected by Chetans WP-Copyprotect.