Perangkat pendingin saku berdasarkan mekanisme kaskade
Spotlight

Perangkat pendingin saku berdasarkan mekanisme kaskade


Struktur alat pendingin dibuat oleh para peneliti. Kredit: Meng et al.

Kemajuan teknologi terkini telah memungkinkan perkembangan perangkat yang semakin kompak dan fleksibel. Ini termasuk teknologi yang dapat dikenakan atau portabel, seperti jam tangan pintar, earphone, atau aksesori pintar lainnya, yang dapat membantu pengguna manusia dalam berbagai cara.

Para peneliti di University of California, Los Angeles (UCLA) baru-baru ini menemukan strategi yang memungkinkan pembuatan perangkat pendingin elektrokaloris portabel, ringkas dan fleksibel. Strategi ini, diuraikan dalam makalah yang diterbitkan di Energi Alam, didasarkan pada mekanisme kaskade empat lapis yang memungkinkan peningkatan suhu yang signifikan di lingkungan pengguna.

“Penelitian kami dimulai lebih dari lima tahun yang lalu, ketika kami didanai oleh ARPA-E, sebuah badan dari departemen energi AS, untuk menyelesaikan kebutuhan pendinginan utama: untuk menjaga kenyamanan termal pribadi yang memadai sekaligus mengurangi konsumsi energi HVAC untuk kantor dan bangunan, “Qibing Pei, salah satu peneliti yang melakukan penelitian, mengatakan kepada TechXplore. “Tujuan utama kami adalah menciptakan pendingin yang dapat dikenakan.”

Perangkat pendingin saku yang dirancang oleh Yuan Meng, penulis pertama, Pei dan rekan mereka terbuat dari film polimer elektrokalorik. Ketika tegangan diberikan ke polimer, perangkat menjadi panas karena pengurangan entropi yang signifikan. Sebaliknya, saat tegangan dilepas, suhu perangkat turun.

“Awalnya kami menggunakan mekanisme penggerak elektrostatis untuk memindahkan film polimer ke heat sink sementara tegangan diterapkan sehingga panas dibuang ke sink,” jelas Pei. “Film itu kemudian digerakkan ke sumber panas dan voltase dilepaskan. Film didinginkan, menyerap panas dari sumber panas.”

Awalnya, perangkat yang dibuat oleh Pei dan rekan-rekannya terutama didasarkan pada mekanisme yang berulang kali mengeluarkan film polimer dari komponen sumber panas dan sinknya. Ini memiliki apa yang disebut efek pendinginan bersih pada sumbernya, yang mengakibatkan perubahan suhu. Sayangnya, bagaimanapun, kisaran suhu yang dapat dicapai oleh perangkat yang menggunakan mekanisme ini saja terbatas dan tetap sekitar 5 derajat F.

“Untuk meningkatkan rentang suhu ini, kami kemudian memperkenalkan mekanisme kaskade, memasang hingga empat unit pendingin bersama sedemikian rupa sehingga rentang suhu pendinginan dikalikan menjadi 16 derajat F,” kata Pei. “Meskipun ada lapisan tambahan, perangkat kaskade tetap tipis, hanya setebal 1 sentimeter.”

Dalam pengujian awal, perangkat pendingin mencapai efisiensi energi yang luar biasa dan peningkatan suhu maksimum 8,7 K dalam kondisi tanpa beban. Selain itu, ia memiliki perkiraan koefisien kinerja 9,0 pada peningkatan suhu 2,7 K dan 10,4 pada peningkatan suhu nol.

“Mekanisme kaskade yang kami rancang sangat menjanjikan dan menghasilkan berbagai suhu,” kata Pei. “Ini juga membantu meningkatkan efisiensi perangkat sekitar tiga kali lipat. Dengan dua peningkatan ini, kami dapat memperkirakan perangkat pendingin solid-state yang ringkas, senyap, efisien, dan bahkan dapat dibuat fleksibel.”

Di masa depan, desain berbasis kaskade yang diusulkan oleh Pei dan rekan-rekannya dapat digunakan untuk membuat perangkat pendingin portabel dengan bentuk, ukuran, dan kinerja yang bervariasi. Dalam studi mereka selanjutnya, para peneliti berencana untuk mengeksplorasi penggunaan alternatif atau strategi desain tambahan untuk membuat perangkat yang mereka buat lebih kecil, serta lebih bijaksana, efisien dan fleksibel.


Perangkat pendingin elektrokaloris baru yang efisien dan portabel


Informasi lebih lanjut:
Yuan Meng dkk. Perangkat pendingin elektrokaloris kaskade untuk pengangkatan suhu besar, Energi Alam (2020). DOI: 10.1038 / s41560-020-00715-3

© 2020 Science X Network

Kutipan: Perangkat pendingin saku berdasarkan mekanisme kaskade (2020, 25 November) diambil pada 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-pocket-cooling-device-based-cascade.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini