Liejyklų darbininkai, į degančius pastatus besibraunantys ugniagesiai ar saulės atokaitoje prakaitą liejantys sportininkai greitu laiku gali sulaukti puikių naujienų, mat Pensilvanijos valstijos universiteto (JAV) mokslininkai prakalbo apie vėsinančias nanovielutes, kurios leistų sukurti asmenines vėsinimo sistemas.
„Daugelis elektrokalorinės keramikos medžiagų savo sudėtyje turi švino, – pasakojimą pradeda minėtojo universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Čingas Vangas (Qing Wang). – Mes stengiamės jo nenaudoti. Įprastinėse aušinimo sistemose cirkuliuojantis aušinimo skystis taip pat gali būti nedraugiškas aplinkai. Tuo tarpu mūsų nanovielutės nesusiduria su tokiomis problemomis“.
Elektrokalorinės medžiagos yra tam tikros nanostruktūros, kurioms būdingas grįžtamasis temperatūros kitimas esant išoriniam elektriniam laukui. Iki šiol mokslininkai turėjo tenkintis monokristalais arba plonosiomis keramikos plėvelėmis, kurių pritaikymą gerokai apribojo jų nelankstumas, trapumas ir sudėtingas apdirbimas. Nors feroelektriniai polimerai taip pat geba vėsinti, vis dėlto jų funkcionavimui būtinas elektrinis laukas viršija žmogaus sveikatai nepavojingą ribą.
Č. Vangas su savo tyrėjų komanda stengėsi sukurti tokią nanovielučių medžiagą, kuri būtų lanksti, nesunkiai apdirbama ir draugiška aplinkai. Be to, būtina sąlyga – funkcionavimas naudojant žmogaus sveikatai nepavojingą elektrinį lauką. Vieną gražią dieną tokia medžiaga gali atsidurti ugniagesių aprangoje, sportiniuose kostiumuose ar kituose drabužiuose. Mokslininkų atlikti tyrimai aprašyti naujausiame žurnalo „Advanced Materials“ numeryje.
Vertikaliai išrikiuotų nanovielučių, sudarytų iš feroelektrinės savybėmis pasižyminčio bario stroncio titanato (BaSrTiO3), rinkinys gali atvėsinti 5.5 Farenheito laipsniais naudojant žmogui nekenkiančią 36 voltų įtampą. Maždaug 500 gramų sverianti baterija, nedidesnė nei iPad įrenginys, nanovielutes išlaikytų funkcionuojančias apie dvi valandas.
Tyrėjai medžiagą augino dviem etapais. Iš pradžių titano dioksido nanovielutės auginamos ant fluoru legiruoto ir alavo dioksidu padengto stiklo. Kadangi mokslininkai naudojo tam tikrą iš anksto paruoštą šabloną, nanovielutės susiformuoja statmenai stiklo paviršiui, be to, neviršija reikiamo aukščio. Tuomet į titano dioksido nanovielutes pridedama bario ir stroncio jonų. Tokio suformuoto nanovielučių rinkinio elektrodą atstoja sidabro nanoplėvelė.
Gautąjį darinį nuo stiklinio padėklo galima perkelti ant bet kokio pageidaujamo paviršiaus, įskaitant drabužio audinį, naudojant lipnią juostelę.
„Tokios mažos įtampos užtenka vidutinėms treniruotėms, be to, pati medžiaga yra lanksti, – teigia profesorius. – Dabar mes turime sukonstruoti sistemą, galinčią atvėsinti žmogų ir pašalinti šilumą, susidariusią vėsinimo vietoje“.
Ši kietojo pavidalo asmeninė vėsinimo sistema vieną mielą dieną gali tapti įprastiniu standartu, nes jai nereikia atnaujinti galimai aplinkai žalingo aušinimo skysčio, ji lengva ir lanksti.