Материалы остаются более прохладными, когда с них испаряется вода, но когда вся вода уходит, охлаждающий эффект прекращается. Помня об этом, ученые Массачусетского технологического института разработали материал, вдохновленный верблюжьим мехом, который может охлаждать предметы без использования электричества.
Хотя поначалу может показаться, что голый верблюд в целом будет прохладнее, чем покрытый мехом, это не так. Мех действует как газопроницаемый изолирующий слой, защищающий кожу животного от внешнего тепла, при этом позволяя поту испаряться с нее. В результате эффект испарительного охлаждения длится дольше - верблюд все еще потеет, но не так сильно, как гипотетический голокожий, прежде чем обезвожиться.
Материал Массачусетского технологического института работает аналогичным образом, так как состоит из слоя гидрогеля внизу, и покрыт слоем пористого аэрогеля на основе диоксида кремния сверху. Гидрогель на 97 процентов состоит из воды, которая испаряется при нагревании геля, что снижает температуру геля.
Аэрогель имеет очень низкую теплопроводность, что означает, что он не поглощает много тепла из окружающей среды. Это означает, что гидрогель под ним остается более холодным, чем в противном случае, поэтому его эффект охлаждения испарением продлевается.
В лабораторных испытаниях чистый 5-миллиметровый слой гидрогеля потерял всю воду из-за испарения в течение 40 часов при температуре окружающей среды 30ºC. Однако после того, как этот гидрогель был покрыт 5-миллиметровым слоем аэрогеля, он продержался 200 часов при той же температуре, прежде чем высох. Эффект испарительного охлаждения снизил температуру композитного материала на 7ºC по сравнению с 8ºC для чистого, но менее стойкого простого гидрогеля.
Кроме того, как только гидрогель высохнет, охлаждающий материал можно снова сделать функциональным, просто добавив больше воды.
В настоящее время для производства аэрогеля используется большое и дорогое оборудование, поэтому исследователи ищут более практичные и менее дорогостоящие альтернативы. В конечном счете, есть надежда, что материал, вдохновленный верблюжьим мехом, может найти применение в развивающихся странах или других местах, где отсутствует инфраструктура, для доставки и хранения продуктов питания и лекарств.
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Joule.
