加州大学洛杉矶分校的新型冷却装置可将周围环境温度持续降低16华氏度

一种由聚合物薄膜制成的设备有望用于可穿戴和便携式应用。加州大学洛杉矶分校的材料科学家们创造了一种紧凑型冷却装置，它能利用多层柔性薄膜持续散热。 这种设计利用了电热效应，即施加电场可暂时改变材料的温度。在实验室实验中，研究人员发现，这种原型机可以将其周围的环境温度持续降低16度华氏度，并在大约30秒后将热源处的温度降低25度。

加州大学洛杉矶分校研发的新型冷却装置由六层薄薄的纳米管涂层聚合物薄膜组成，厚度约为四分之一英寸。 资料来源：加州大学洛杉矶分校软材料研究实验室

发表在《科学》杂志上的一篇论文详细介绍了这种方法，该方法可应用于可穿戴冷却技术或便携式冷却设备。

加州大学洛杉矶分校塞缪尔里工程学院材料科学与工程系教授裴启兵（Qibing Pei）说："我们的长期目标是将这项技术用于舒适、经济、可靠和节能的可穿戴式冷却配件，尤其是针对那些长时间在酷热环境中工作的人。随着气候变化，平均气温持续上升，应对高温正成为一个关键的健康问题。 我们需要多种解决方案来解决这一问题，而这可能是其中一种解决方案的基础"。

实验材料是由六层聚合物薄膜组成的圆形叠层，整个叠层直径不到一英寸，厚度为四分之一英寸。 每一层的两面都涂有碳纳米管。 由此产生的材料具有铁电性，这意味着它在施加电场时会改变形状。

当设备的电场接通时，堆叠层会成对地相互挤压。 当电场关闭时，堆叠的层对分开，然后压向其他相邻的层。 随着这一交替过程的不断重复，这种自我再生、手风琴式的级联动作将热量一层一层地不断抽走。

"项研究的共同第一作者之一、在裴旭东实验室工作的博士后吴汉祥说："聚合物薄膜利用电路在成对堆叠的层之间穿梭电荷，这使得柔性冷却装置比空调更有效。"

该装置的聚合物薄膜像手风琴一样膨胀和收缩，将热量从热源抽走，使热量冷却约 16 华氏度。 资料来源：加州大学洛杉矶分校软材料研究实验室

传统的冷却技术依赖于空调和制冷，这需要蒸汽压缩，不仅消耗大量能源，而且使用二氧化碳作为冷却剂。 新设备设计更简单，不需要产生温室气体的冷却剂或液体。 它仅靠电力运行，而电力可通过太阳能电池板等可再生能源持续产生。

这项研究的共同第一作者、机械工程博士后严文忠说："这种冷却装置将先进材料与优雅的机械结构融为一体，通过将功能直接嵌入其结构来提供高能效冷却，从而降低了复杂性、能耗和计算需求。"

裴文盛在加州大学洛杉矶分校机械与航空航天工程系担任联合教职，并负责管理软材料研究实验室。 他和他的团队一直在研究电积冷却技术，旨在为实际应用降低足够的温度。

裴说："由于我们可以使用柔性薄膜，电积冷却技术将成为下一代可穿戴设备的最理想选择，它可以让我们在剧烈运动的条件下保持凉爽。"它还可用于冷却带有柔性组件的电子产品。"

劳伦斯伯克利国家实验室的材料科学家兼热能组组长苏曼吉特-考尔（Sumanjeet Kaur）是这项研究的另一位作者，也是加州大学洛杉矶分校为这项发明申请专利的共同发明人。Kaur说："高效的可穿戴冷却技术在推动能源节约和减缓气候变化方面的潜力怎么强调都不为过。"

编译自/ScitechDaily