Холодильник – одно из наиболее полезных изобретений человека. Во многом благодаря ему удалось наладить поставки скоропортящихся продуктов питания в самые удалённые уголки мира, а домохозяйки получили в своё распоряжение незаменимую технику. Правда, у этой технологии, как и у любой другой, имеются свои недостатки, например, использование жидкого хладагента. Инженеры из Гарварда решили усовершенствовать процесс, заменив его твёрдым веществом.

Холодильные установки

Без холодильной или морозильной установки не обходится ни один продуктовый магазин, холодильник есть в каждом доме и квартире. Без него сложно представить себе современную жизнь, поэтому многими он считается едва ли не самым полезным видом бытовой техники. Его принцип действия на удивления прост, он основан на интересном свойстве жидкости: она начинает кипеть даже при низкой температуре, если понизить давление. Во время кипения она преобразуется в пар, а тот поглощает из окружающей среды энергию и охлаждает её. Поскольку температура кипения воды составляет 100 градусов Цельсия, в холодильных установках используют другой хладагент, фреон. Он кипит при более низкой температуре, даже при комнатной. Вот только его нельзя назвать полностью безопасным.

Фреон токсичен для человека, да и на окружающую среду влияет не самым благотворным образом. Было много попыток сделать его более безопасным, но успехом они увенчались лишь частично. Его до сих пор массово используют в промышленных и бытовых холодильных и морозильных установках, а также в системах кондиционирования воздуха. При этом утечки происходят очень часто во время повреждения и протечек магистрали, что уже стало стандартной поломкой. К тому же, в бытовых кондиционерах фреон вытекает сам по себе из-за особенностей конструкции. Всё это подвигло гарвардских исследователей на поиски нового метода охлаждения.

Твёрдый хладагент

На текущий момент не существует жидкостей с низкой температурой кипения, которые могли бы заменить фреон. Все они ещё более токсичны для самого человека и окружающей среды. Поэтому исследователи решили использовать твёрдое вещество – перовскиты. Этот класс веществ уже нашёл применение, например, в создании солнечных панелей. Сам по себе материал известен уже давно, и всё это время не прекращаются исследования его свойств. Как показало одно из них, металлогалогенидные перовскиты весьма своеобразно реагируют на сжатие. Они состоят из длинных цепочек молекул, имеющих несколько аморфную структуру. Если материал сжать, молекулы образуют более упорядоченные жесткие соединения с одновременным выделением тепла. Как только давление снижается, структура восстанавливает своё первоначальное состояние с поглощением окружающей её энергии, то есть охлаждает пространство вокруг.

Исследователи провели эксперимент, они поместили стержень из металлогалогенидного перовскита в медную трубку, заполненную минеральным маслом, и подключили её к гидравлической системе. Как только насос нагнетал давление, трубка нагревалась, а сразу же после его сброса падала. При этом масло играло роль хладагента и переносило вырабатываемое тепло к внешнему радиатору. К сожалению для учёных, такая схема работы не может использоваться не то что в бытовой, но даже в промышленной технике. Чтобы рабочее вещество могло охладиться до требуемо температуры, его необходимо сжать с давлением, почти в 20 раз превышающим рабочее давление в магистрали обычного холодильника. Тем не менее это может оказаться первой ступенькой к появлению совершенно новых охлаждающих устройств, которым не нужен жидкий фреон для работы.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!