مستقبل میں، ریفریجریٹر کولنگ کو صرف "موڑ" کرنے کی ضرورت ہو سکتی ہے

ایک زیادہ موثر، توانائی کی بچت، سبز اور پورٹیبل کولنگ کا طریقہ انسانی مسلسل تلاش کی سمت ہے۔ حال ہی میں، سائنس جریدے کے ایک آن لائن مضمون میں چینی اور امریکی سائنسدانوں کی مشترکہ تحقیقی ٹیم کی دریافت کردہ نئی لچکدار ریفریجریشن حکمت عملی کے بارے میں رپورٹ کیا گیا ہے - "ٹورسنل ہیٹ ریفریجریشن"۔ تحقیقی ٹیم نے پایا کہ ریشوں کے اندر موڑ کو تبدیل کرنے سے ٹھنڈک حاصل ہو سکتی ہے۔ ریفریجریشن کی اعلی کارکردگی، چھوٹے سائز اور مختلف عام مواد پر لاگو ہونے کی وجہ سے، اس ٹیکنالوجی کی بنیاد پر بنایا گیا "ٹوئسٹڈ ہیٹ ریفریجریٹر" بھی امید افزا ہو گیا ہے۔

یہ کامیابی ریاستی کلیدی لیبارٹری آف میڈیسنل کیمسٹری بیالوجی، اسکول آف فارمیسی، اور نانکائی یونیورسٹی کی وزارت تعلیم کی فنکشنل پولیمر کی کلیدی لیبارٹری، اور رے ایچ باگ مین کی ٹیم کی پروفیسر لیو زونفینگ کی ٹیم کی تعاون پر مبنی تحقیق سے حاصل ہوئی ہے۔ ، ٹیکساس اسٹیٹ یونیورسٹی، ڈلاس برانچ کے پروفیسر، اور نانکائی یونیورسٹی کے ڈاکٹر یانگ شیزیان۔

صرف درجہ حرارت کو کم کریں اور اسے موڑ دیں۔

انٹرنیشنل ریفریجریشن ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کے اعداد و شمار کے مطابق، اس وقت دنیا میں ایئر کنڈیشنرز اور ریفریجریٹرز کی بجلی کی کھپت عالمی بجلی کی کھپت کا تقریباً 20 فیصد ہے۔ آج کل ایئر کمپریشن ریفریجریشن کے وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے اصول میں عام طور پر کارنوٹ کی کارکردگی 60 فیصد سے کم ہے، اور ریفریجریشن کے روایتی عمل سے خارج ہونے والی گیسیں گلوبل وارمنگ کو بڑھا رہی ہیں۔ انسانوں کی طرف سے ریفریجریشن کی بڑھتی ہوئی مانگ کے ساتھ، ریفریجریشن کی کارکردگی کو مزید بہتر بنانے، لاگت کو کم کرنے، اور ریفریجریشن آلات کے سائز کو کم کرنے کے لیے نئے ریفریجریشن نظریات اور حل تلاش کرنا ایک فوری کام بن گیا ہے۔

قدرتی ربڑ جب کھینچا جائے گا تو گرمی پیدا کرے گا، لیکن پیچھے ہٹنے کے بعد درجہ حرارت کم ہو جائے گا۔ اس رجحان کو "لچکدار تھرمل ریفریجریشن" کہا جاتا ہے، جو 19ویں صدی کے اوائل میں دریافت ہوا تھا۔ تاہم، اچھا ٹھنڈک اثر حاصل کرنے کے لیے، ربڑ کو اس کی اپنی لمبائی سے 6-7 گنا پہلے تک پھیلانے اور پھر پیچھے ہٹانے کی ضرورت ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ریفریجریشن کے لیے بڑی مقدار کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید برآں، "تھرمل ریفریجریشن" کی موجودہ کارنوٹ کارکردگی نسبتاً کم ہے، عام طور پر صرف 32%۔

"ٹورسنل کولنگ" ٹیکنالوجی کے ذریعے، محققین نے ریشے دار ربڑ کے ایلسٹومر کو دو بار (100% تناؤ) پھیلایا، پھر دونوں سروں کو ٹھیک کیا اور اسے ایک سرے سے گھما کر سپر ہیلکس ڈھانچہ بنا دیا۔ اس کے بعد، تیزی سے مروڑنا واقع ہوا، اور ربڑ کے ریشوں کے درجہ حرارت میں 15.5 ڈگری سیلسیس کی کمی واقع ہوئی۔

یہ نتیجہ 'لچکدار تھرمل ریفریجریشن' ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے کولنگ اثر سے زیادہ ہے: ربڑ جو 7 گنا زیادہ لمبا ہے وہ سکڑتا ہے اور 12.2 ڈگری سیلسیس تک ٹھنڈا ہو جاتا ہے۔ تاہم، اگر ربڑ کو مڑا اور بڑھایا جائے، اور پھر ایک ساتھ چھوڑ دیا جائے، تو 'ٹورسنل تھرمل ریفریجریشن' 16.4 ڈگری سیلسیس تک ٹھنڈا ہو سکتا ہے۔ لیو زونفینگ نے کہا کہ اسی کولنگ اثر کے تحت، 'ٹورسنل تھرمل ریفریجریشن' کا ربڑ کا حجم 'لچکدار تھرمل ریفریجریشن' ربڑ کا صرف دو تہائی ہے، اور اس کی کارنوٹ کی کارکردگی 67 فیصد تک پہنچ سکتی ہے، جو ہوا کے اصول سے کہیں زیادہ بہتر ہے۔ کمپریشن ریفریجریشن.

فشنگ لائن اور ٹیکسٹائل لائن کو بھی ٹھنڈا کیا جا سکتا ہے۔

محققین نے متعارف کرایا ہے کہ ربڑ میں "ٹورسنل ہیٹ ریفریجریشن" مواد کے طور پر بہتری کی بہت گنجائش ہے۔ مثال کے طور پر، ربڑ کی ساخت نرم ہوتی ہے اور اسے ٹھنڈک حاصل کرنے کے لیے بہت سے موڑ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کی حرارت کی منتقلی کی رفتار سست ہے، اور مواد کے بار بار استعمال اور استحکام جیسے مسائل پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ لہذا، دیگر "ٹورسنل ریفریجریشن" مواد کی تلاش تحقیقاتی ٹیم کے لیے ایک اہم پیش رفت کی سمت بن گئی ہے۔

دلچسپ بات یہ ہے کہ ہم نے پایا ہے کہ 'ٹورسنل ہیٹ کولنگ' اسکیم ماہی گیری اور ٹیکسٹائل لائنوں پر بھی لاگو ہوتی ہے۔ پہلے، لوگوں کو یہ احساس نہیں تھا کہ یہ عام مواد ٹھنڈک کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، "لیو زونفینگ نے کہا۔

محققین نے سب سے پہلے ان سخت پولیمر ریشوں کو موڑ دیا اور ایک ہیلیکل ڈھانچہ تشکیل دیا۔ ہیلکس کو کھینچنے سے درجہ حرارت بڑھ سکتا ہے، لیکن ہیلکس کو پیچھے ہٹانے کے بعد درجہ حرارت کم ہو جاتا ہے۔

تجربے سے پتا چلا کہ "ٹورسنل ہیٹ کولنگ" ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، پولی تھیلین بریڈڈ وائر درجہ حرارت میں 5.1 ڈگری سیلسیس کی کمی پیدا کر سکتا ہے، جب کہ مواد کو براہ راست پھیلایا جاتا ہے اور درجہ حرارت میں تقریباً کوئی تبدیلی دیکھنے میں نہیں آتی۔ پولی تھیلین فائبر کی اس قسم کی 'ٹورسنل ہیٹ کولنگ' کا اصول یہ ہے کہ اسٹریچنگ سکڑنے کے عمل کے دوران ہیلکس کا اندرونی موڑ کم ہو جاتا ہے جس سے توانائی میں تبدیلی آتی ہے۔ لیو زنفینگ نے کہا کہ یہ نسبتاً سخت مواد ربڑ کے ریشوں سے زیادہ پائیدار ہوتے ہیں، اور ٹھنڈک کی شرح ربڑ سے زیادہ ہوتی ہے یہاں تک کہ جب بہت مختصر کھینچا جائے۔

محققین نے یہ بھی پایا کہ نکل ٹائٹینیم کی شکل والے میموری الائے پر "ٹورسنل ہیٹ کولنگ" ٹیکنالوجی کو زیادہ طاقت اور تیز حرارت کی منتقلی کے ساتھ لاگو کرنے سے ٹھنڈک کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے، اور زیادہ کولنگ اثر حاصل کرنے کے لیے صرف کم موڑ کی ضرورت ہوتی ہے۔

مثال کے طور پر، نکل ٹائٹینیم الائے کے چار تاروں کو ایک ساتھ گھما کر، ان ٹوئسٹنگ کے بعد زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت میں کمی 20.8 ڈگری سیلسیس تک پہنچ سکتی ہے، اور مجموعی اوسط درجہ حرارت میں کمی بھی 18.2 ڈگری سیلسیس تک پہنچ سکتی ہے۔ یہ 'تھرمل ریفریجریشن' ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ 17.0 ڈگری سیلسیس کولنگ سے قدرے زیادہ ہے۔ ایک ریفریجریشن سائیکل میں صرف 30 سیکنڈ لگتے ہیں، "Liu Zunfeng نے کہا۔

مستقبل میں ریفریجریٹرز میں نئی ​​ٹیکنالوجی استعمال کی جا سکتی ہے۔

"ٹورسنل ہیٹ ریفریجریشن" ٹیکنالوجی کی بنیاد پر، محققین نے ایک ریفریجریٹر ماڈل بنایا ہے جو بہتے ہوئے پانی کو ٹھنڈا کر سکتا ہے۔ انہوں نے 7.7 ڈگری سیلسیس کی ٹھنڈک حاصل کرنے کے لیے تین نکل ٹائٹینیم الائے تاروں کو ٹھنڈک کے مواد کے طور پر استعمال کیا، جو 0.87 انقلابات فی سنٹی میٹر گھومتے ہیں۔

رے بومن نے کہا کہ اس دریافت کو 'ٹوئسٹڈ ہیٹ ریفریجریٹرز' کی کمرشلائزیشن سے پہلے بہت طویل سفر طے کرنا ہے، مواقع اور چیلنجز دونوں کے ساتھ۔ لیو زونفینگ کا خیال ہے کہ اس تحقیق میں دریافت ہونے والی نئی ریفریجریشن ٹیکنالوجی نے ریفریجریشن کے میدان میں ایک نئے شعبے کو وسعت دی ہے۔ یہ ریفریجریشن فیلڈ میں توانائی کی کھپت کو کم کرنے کا ایک نیا طریقہ فراہم کرے گا۔

"ٹورسنل ہیٹ ریفریجریشن" میں ایک اور خاص مظہر یہ ہے کہ فائبر کے مختلف حصے مختلف درجہ حرارت کو ظاہر کرتے ہیں، جو ریشہ کی لمبائی کی سمت کے ساتھ فائبر کو گھما کر پیدا ہونے والے ہیلکس کی متواتر تقسیم کی وجہ سے ہوتا ہے۔ محققین نے نکل ٹائٹینیم الائے تار کی سطح کو تھرموکرومزم کوٹنگ کے ساتھ لیپت کیا تاکہ "ٹورسنل کولنگ" رنگ بدلنے والا فائبر بنایا جا سکے۔ گھماؤ اور غیر مروڑنے کے عمل کے دوران، ریشہ الٹنے والی رنگ کی تبدیلیوں سے گزرتا ہے۔ اسے فائبر موڑ کی ریموٹ آپٹیکل پیمائش کے لیے سینسنگ عنصر کی ایک نئی قسم کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ننگی آنکھ سے رنگ کی تبدیلیوں کو دیکھ کر، کوئی بھی یہ جان سکتا ہے کہ مادے نے فاصلے میں کتنے چکر لگائے ہیں، جو کہ ایک بہت ہی آسان سینسر ہے۔ "Liu Zunfeng نے کہا کہ" torsional heat cooling کے اصول کی بنیاد پر، کچھ ریشوں کو ذہین رنگ بدلنے والے کپڑوں کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔