آیا میشه روزی نه گرممون بشه، نه سرد؟

توی اتاق کارتون نشستید و از گرمای اتاق کلافه شدید. همکارتون چند متر اون طرف تر از سرمای اتاق شکایت می کنه. قضیه چیه؟ اشکال کار کجاست؟ می‌دونستین که تنظیم دمای اتاقهای کار و اداره ها به طوری که همه کارمندها احساس رضایت داشته باشند منجر به اتلاف 13 درصد از منابع انرژی در امریکا میشه؟

1

قضیه اینه که متابولسیم پایه و طبع ادمها با هم فرق می کنه، بعضیا سرمایی هستن و بعضیا گرمایی. چه میشه کرد؟ چطوری میشه این مشکل رو طوری بهبود بخشید که همه خوشحال و راضی باشند و در عین حال، اتلاف انرژی ناشی از این تفاوت متابولیسم‌ها کاهش پیدا کنه؟

بدن ما وقتی گرمش یا سردش میشه چه جوری عمل میکنه؟

2

وقتی حسابی گرم یا سردمون شده باشه، بیشترین انتقال گرمایی از کف دست‌ها یا پاهامون اتفاق می افته، این قسمت های بدن مثل یه تنظیم کننده دمای بدن عمل می کنند. ولی چرا کف دست یا پا؟ قسمت‌هایی از بدن که فاقد مو هستن، در واقع مشابه رادیاتور ماشین عمل می کنند و وقتی دمای بدن بالا بره این بخشها کمک می کنند که حرارت از بدن خارج بشه.

البته لباس پوشیدن هم گردش هوا رو کنترل می‌کنه و مقدار حرارتی که از بدن خارج میشه رو تغییر می‌ده. شاید با پوشیدن لباسهایی که دمای بدن ما رو به دلخواه ما تنظیم می کنند، بتونیم میزان زیادی از هدر رفت انرژی رو کنترل می کنند. طراحی این لباسها می‌تونه کمک بزرگی برای حفظ منابع انرژی باشه و این یکی از پروژه هایی هست که محققان در کشورهای توسعه یافته در حال بررسی اون هستند.

در این پست میخوایم سه نمونه از این پروژه های الهام بخش رو بهتون معرفی کنیم و ابتکار گروه های مختلف رو در این مسیر حل مشکل ببینیم.

آیا در طبیعت مورد مشابهی برای ایده گرفتن وجود داره؟‌

شاید جانداری که بتونه بسته به محیط و با توجه به متابولیسم خودش تغییر دمای بدنش رو کنترل کنه، بتونه شروع خوبی برا حل این مسئله باشه. ماهی های مرکب به نوعی مشابه این کار رو انجام میدن: این ماهی ها توانایی تغییر رنگ دادن در محیط های مختلف رو دارن و به این شکل خودشون رو استتار کنند. اون ها، در پوستشون مجموعه ای از پروتئینهایی دارن که کمکشون میکنه که امواج مرئی نور رو در طیف دل بخواهشون، منعکس کنند.

حالا فرض کنین، این ماهی‌ها امواجی با طول موج بلندتر یعنی مادون قرمز را منتشر میکردن. امواج مادون قرمز گرما رو منتقل میکنه، و از این طریق ماهی ها میتونستن به دلخواه دما و حرارتی که منتقل میشه رو کنترل کنن. البته پروتئین های موجود در ماهی‌ها این کار رو نمیکنن، چون این ماهی ها نیازی به این کار ندارن. ولی ما که میتونیم از این خاصیت بهره ببریم. نه؟

کنترل دمای بدن با لباس، با الهام از ماهی مرکب

این همون کاری هست که تیم تحقیقاتی آلون گوردستگی در دانشگاه کالیفورنیا، در حال انجامش هستند: این تیم در حال طراحی لباس هایی هست که کنترل دما رو از طریق گرمایش پرتویی با بهره گرفتن از این خاصیت ماهی های مرکب بر عهده داره. اونها به دنبال موادی هستن که انتشار حرارتی یه شی رو تنظیم می کنه. البته گوردستکی هنوز کاملا توضیح نداده که دقیقا چطوری می خواد سیستمی مشابه کنترل کننده های پرتویی که در بدن ماهی مرکب هستن رو در این لباسها تعبیه کنه. و انتهای این طرح همچنان بازه … .

آیا کنترل دمای بدن با لباس های ساده تر ممکن نیست؟

یه تیم تحقیقاتی دیگه در دانشگاه کورنبل نیویورک از یه رویکرد دیگه استفاده می کنن: با کنترل کردن گردش هوای گرم و سرد از طریق شبکه ای از لوله های خیلی کوچکی که در یه جلیقه تعبیه شدن. سنسورهای دمایی در جلیقه مدام پوست رو مانیتور می کنند، و هوای گرم یا سرد مورد نظر رو روی پوست پمپاژ می کنند. شبیه یه سیستم تهویه هوای کوچک در نزدیکی پوستتون. ولی این روش هم نسبتا گرون تموم میشه؛ تصور کنین: لباسی پر از سنسور و پمپ.


کنترل دمای بدن با لباس ی دارای سنسور و پمپ

انتقال گرما در رادیاتورهای بدن چی؟

روش دیگه ای هم هست که از توانایی های خود بدن در تنظیم دماش استفاده می کنند. رویی کورنبل و همکاراش در شرکت تحقیقاتی SRI در استنفورد در تلاش هستن که روی بخشهایی از بدن پستاندارن که فاقد مو هستن تمرکز کنند. تیم کورنبل یه مدل کفشی ساختن که درش یه پمپ تعبیه شده که به خوبی حرارت رو منتقل میکنه. وقتی حسابی گرممون بشه حرارت رو به بیرون منتقل می کنه و وقتی سردمون بشه گرما رو از محیط به کف پاها منتقل می کنه. اونها ادعا کردن که در دو ماه آینده نمونه اولیه این کفشها روبرای اولین بار در معرض دید عموم قرار میدن.


کنترل دمای بدن با لباس و کفش های هوشمند

آیا راه دیگری هم برای بهبود این مسئله هست؟

مسئله چی بود؟

«تنظمیم دمای اتاقهای کار و اداره ها به طوری که همه کارمندها احساس رضایت داشته باشند منجر به اتلاف 13 درصد از منابع انرژی در امریکا و همین طور جاهای دیگه ی دنیا میشه».

راه حلی که تا الان گروه های پژوهشی مختلف در امریکا در نظر گرفتن چیه؟

«کنترل دمای بدن افراد از طریق طراحی لباس هایی که با دمای محیط و دمای بدن فرد سازگار میشه، طوری که در هر شرایطی فرد احساس سرما یا گرما نمیکنه.»

آیا این تنها مسیر حل ممکن برای این مسئله است؟

 

منبع :

https://www.newscientist.com/article/2075363-smart-clothes-adapt-so-you-are-always-the-right-temperature/

https://menarate.com/en/hi-tech-news/Smart-Clothes-Are-All-You-Need-to-Regulate-the-Temperature-1022

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *