Tvinnade trådar kan hålla framtidens kylskåp kalla

2019-10-21 07:15  
Gummibandet har fått en färg som ändrar nyans beroende på temperatur. När bandet vrids blir det varmarer (gult). När vridningen släpps kyls bandet ner. Foto: University of Texas at Dallas

En tråd som tvinnas blir het, och har en kylande effekt när sträckningen släpps. Ett forskarteam lyckades kyla vatten 17 grader med hjälp av en ensam metalltråd – och de ser ”vridkylskåp” som en framtida lösning.

Ett gummiband som sträcks alstrar värme, och svalnar igen när det har återfått sin ursprungliga form. Nu har ett internationellt forskarteam sammansatt av University of Texas och Nankai University i Kina använt samma princip för kylning med utgångspunkt från tvinnade trådar.

I projektet har de utvärderat en rad olika fiber, från rågummi till fiskelina och trådar gjorda av nickel/titan – och forskarna har skapat ”kylskåp” som utgår från de vridna materialen.

De tillverkade ett band av rågummi där små tvinnade trådar sträcktes ytterligare genom att snurras till större band. När forskarna släppte på spänningen i vatten så sänktes temperaturen med hela 15,5 grader, mätt vid vattenytan.

De testade även att tvinna vanlig fiskelina, och trots att den inte är töjbar lyckades materialet sänka vattnets temperatur med 5,1 grader när man släppte på spänningen. Forskarna använde röntgenkristallografi för att studera vad som hände i fibern på molekylär nivå. Teamet hävdar att de har lyckats vända riktningen på vridning och kylning så att fibrerna i stället kyler när de är sträckta.

Läs mer: Kabeltunnlarna är en outnyttjad värmekälla

Mest effektiva var dock trådarna av nickel/titan. En ensam tråd som tvinnades upp kunde kyla vattnet med 17 grader, mätt vid ytan. Fyra vridna trådar som tvinnats tillsammans gav en temperatursänkning på 20,8 grader.

Det är även intressant att kunna kyla flödande vatten, som då får strömma över kylanordningen. En bunt med tre trådar klarade av att kyla en ström av rinnande vatten med 7,7 grader.

Och om processen upprepas, så att det rinnande vattnet cirkuleras tillbaka genom kylanordningen, så skulle man enligt forskarna kunna nå en mycket större temperatursänkning.

Omkring 20 procent av jordens elkonsumtion används för kylning, och trenden pekar uppåt – inte minst i takt med att utvecklingsländernas ekonomier stärks.

Läs mer: Enkla linsen klarar avancerade uppdrag – med hjälp av uppvärmning

Utöver att hantera enegiåtgången finns incitament för att ersätta de kylmedel som används i dag. Men det kommer dröja innan vridkylskåp blir en verklighet.

– Många utmaningar och möjligheter finns att ta itu med på resan från de här första upptäckterna till en kommersialisering av vridkylskåp för diverse små- och storskaliga applikationer, säger Ray Baughman, chef för Alan G. MacDiarmid Nanotech Institute vid University of Texas till Science Daily.  

Den största utmaningen är att hitta det material och den mekanik som klarar livscyklerna som krävs.

Här är en kort filmsekvens om metoden:

John Edgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt