पेंगुइन-प्रेरित सामग्री बिना बिजली के हीटिंग और कूलिंग के बीच स्विच करती है

बदलते मौसमों के लिए बनाई गई एक निष्क्रिय सामग्री

Harbin Institute of Technology, Henan Normal University, और Suzhou Laboratory के शोधकर्ताओं ने एक तापमान-प्रतिक्रियाशील सामग्री विकसित की है, जिसे इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि यह अधिकांश तापीय सतहों से अलग काम करे: मौसम बदलने पर अनुकूलित हो। केवल कूलिंग या केवल हीटिंग के लिए अनुकूलित होने के बजाय, नई सामग्री को सक्रिय बिजली आपूर्ति के बिना दोनों मोड के बीच स्विच करने में सक्षम बताया गया है।

इस डिज़ाइन की प्रेरणा पेंगुइन से ली गई है, जो परतदार पंख संरचनाओं, दिशात्मक इन्सुलेशन और जलरोधी गुणों के जरिए कठोर और अत्यधिक परिवर्तनशील परिस्थितियों से निपटते हैं। इंजीनियरिंग रूप में, इस विचार ने ऐसी सामग्री तैयार की है जो गर्म होने के लिए सूर्यप्रकाश को अवशोषित कर सकती है, ठंडी बने रहने के लिए सूर्यप्रकाश को परावर्तित कर सकती है, और बर्फ तथा पानी के जमाव का प्रतिरोध कर सकती है। टीम का यह भी कहना है कि तापमान के अनुसार यह सामग्री माइक्रोवेव को संभालने के तरीके को बदल सकती है, जिससे इसकी उपयोगिता केवल तापमान नियंत्रण से आगे बढ़ जाती है।

इस तरह के स्विच की ज़रूरत क्यों है

मौसमी जलवायु कई निष्क्रिय तापीय तकनीकों की एक बुनियादी कमजोरी सामने लाती है। जो कोटिंग गर्मियों में गर्मी को अच्छी तरह रोकती है, वह सर्दियों में बाधा बन सकती है, जब सूर्य की गर्मी हानिकारक नहीं बल्कि उपयोगी होती है। यह समझौता एक स्थिर-कार्य वाले छत या पैनल पर संभाला जा सकता है, लेकिन उन प्रणालियों में कठिन हो जाता है जिन्हें पूरे वर्ष कुशलतापूर्वक काम करना होता है।

जब तापीय नियंत्रण को विद्युतचुंबकीय प्रदर्शन के साथ-साथ काम करना हो, तो समस्या और जटिल हो जाती है। कई कूलिंग सामग्री ऊर्जा को परावर्तित करने के लिए बनाई जाती हैं। इसके विपरीत, माइक्रोवेव शील्डिंग सामग्री अक्सर चालकता और अधिक मजबूत विद्युतचुंबकीय अंतःक्रियाओं पर निर्भर करती हैं, जो यह भी बदल सकती हैं कि कोई सतह कितनी गर्मी अवशोषित करती है। दोनों कार्यों को एक ही प्रणाली में, बिना किसी एक को नुकसान पहुँचाए, जोड़ना एक बड़ी इंजीनियरिंग चुनौती रहा है।

सिर्फ गर्मी प्रबंधन की कोटिंग से कहीं अधिक

यही बात इस शोध को उल्लेखनीय बनाती है। रिपोर्ट की गई सामग्री को एकल-उद्देश्यीय कोटिंग के रूप में प्रस्तुत नहीं किया गया है। इसे एक बहुक्रियात्मक सतह के रूप में दिखाया गया है, जो तापमान परिवर्तन के प्रति प्रतिक्रिया करने के साथ-साथ माइक्रोवेव व्यवहार भी बदल सकती है। व्यावहारिक रूप में, इसका मतलब ऐसे उपयोग हो सकते हैं जहाँ ताप प्रबंधन और विद्युतचुंबकीय नियंत्रण को एक ही बाहरी परत, आवरण, या सुरक्षात्मक लेयर में साथ-साथ काम करना हो।

बर्फ-रोधी और जल-प्रतिरोधी गुण इसकी उपयोगिता में एक और स्तर जोड़ते हैं। बर्फ का जमाव और नमी वाहनों, अवसंरचना, बाहरी सेंसर, संचार उपकरणों और अन्य खुले सिस्टमों के प्रदर्शन को खराब कर सकते हैं। ऐसी सामग्री जो तापमान नियंत्रित करते हुए बर्फ जमने को कम करने में मदद करे, रखरखाव की ज़रूरतें घटा सकती है और पर्यावरणीय संचालन की सीमा को बढ़ा सकती है।

यह कहाँ महत्वपूर्ण हो सकता है

इसका तात्कालिक आकर्षण व्यापक है। गर्मियों में गर्म और सर्दियों में ठंडे क्षेत्रों में इमारतों और वाहनों को ऐसी सतह से लाभ मिल सकता है जो दोनों चरम स्थितियों में ऊर्जा की बर्बादी कम करने में मदद करे। विवादित या भीड़भाड़ वाले विद्युतचुंबकीय वातावरण में काम करने वाले उपकरणों को भी ऐसी सामग्री से लाभ मिल सकता है जो गर्मी प्रबंधन और सिग्नल-संबंधी व्यवहार के बीच सख्त समझौता थोपती न हो।

स्रोत पाठ उन अनुप्रयोगों की ओर संकेत करता है, जहाँ एंटेना, रडार सिस्टम, ड्रोन, उपग्रह, सेंसर और वायरलेस नेटवर्क की संख्या लगातार बढ़ रही है। ऐसे परिवेश में, सतह सामग्री सिर्फ आराम या इन्सुलेशन का मामला नहीं होती। वे पहचान-योग्यता, उपकरण की विश्वसनीयता, और मिश्रित तापीय तथा विद्युतचुंबकीय परिस्थितियों में संचालन की क्षमता को प्रभावित कर सकती हैं।

आगे क्या

यह शोध अभी प्रारंभिक चरण में है, इसलिए सबसे महत्वपूर्ण अनुत्तरित प्रश्न व्यावहारिक हैं: टिकाऊपन, निर्माण-योग्यता, लागत, और बार-बार होने वाले वास्तविक-विश्व चक्रों में स्विचिंग व्यवहार कितनी स्पष्टता और विश्वसनीयता से बना रहता है। फिर भी यह अवधारणा इसलिए अलग दिखती है क्योंकि यह निष्क्रिय सामग्री की एक परिचित सीमा को जैव-प्रेरित दृष्टिकोण से संबोधित करती है, न कि किसी अधिक जटिल संचालित प्रणाली से।

यदि प्रदर्शन प्रयोगशाला के बाहर भी इसी तरह बना रहता है, तो इसका महत्व सीधा होगा। गर्मियों के लिए अच्छी या सर्दियों के लिए अच्छी सतह चुनने के बजाय, इंजीनियर ऐसी सतह चुन सकेंगे जो दोनों के अनुसार प्रतिक्रिया दे। इससे अनुकूली तापीय नियंत्रण सक्रिय मशीनरी से कम और स्मार्ट सामग्री डिज़ाइन से अधिक जुड़ा हो जाएगा।

यह लेख New Atlas की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.