Идет разработка холодильников на основе «пластиковых кристаллов»

Холодильник является одним из самых полезных изобретений. Он позволил нам хранить продукты гораздо дольше без необходимости менять их вкус или текстуру путем маринования, заливки, сушки или соления (традиционные способы сохранения продуктов до появления механического охлаждения).

Но несмотря на то, что холодильники существуют уже почти столетие, они не сильно изменились. Это по-прежнему громоздкие коробки, работающие на компрессорах, в которых циркулируют химические вещества, наносящие вред окружающей среде. Однако этот, казалось бы, неподвластный времени дизайн может скоро измениться.

Исследователи из Кембриджского университета экспериментируют с новым видом холодильного агента под названием «пластиковые кристаллы», который переключается с неупорядоченной фазы на упорядоченную фазу под воздействием механической силы. Во время переключения фазы температура повышается, и это дополнительное тепло поглощается окружающей средой, что приводит к падению давления, которое заставляет кристаллы возвращаться в упорядоченное состояние, вызывая падение температуры.

Этот цикл давления и температуры такой же, как в обычном холодильнике. Тем не менее современные холодильники используют для этого компрессор, который повышает давление гидрофторуглеродов. Газы, используемые для охлаждения, представляют собой быстро растущую угрозу для климата. По данным исследователей, они почти в 10 000 раз сильнее задерживают тепло в атмосфере, чем углекислый газ, и если ничего не изменится, то их выбросы могут удвоиться к 2020 году и утроиться к 2030 году.

Более того, системы сжатия пара обычно занимают много места, но без необходимости в громоздком компрессоре и обширных трубах новые холодильники теоретически могут быть достаточно компактными и удобными.

«Если мы сможем выполнять ту же работу с твердым телом, это будет гораздо лучше для окружающей среды», — сказал Ксавье Мойя, специалист по материалам из Кембриджского университета в Великобритании, в интервью Inside Science.

В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Communications, Ксавье Мойя и его коллеги показали, что пластиковые кристаллы неопентилгликоля (CH₃)₂C(CH₂OH)₂ имеют способность к охлаждению, сравнимую с системами, в которых используются гидрофторуглероды.

Но прежде чем твердотельные холодильники станут реальностью, необходимо решить некоторые инженерные задачи. Одной из них является гистерезис, который возникает, когда система, так сказать, обладает памятью. В этом конкретном случае температура пластиковых кристаллов не возвращается обратно к первоначальной температуре, поэтому каждый цикл охлаждения становится менее эффективным. Другим недостатком является то, что пластиковые кристаллы требуют огромного давления для работы, около 2500 бар, по сравнению с 50-100 бар в традиционных холодильниках.

По словам исследователей из Кембриджа, может пройти десятилетие, прежде чем холодильники на пластиковых кристаллах выйдут на потребительский рынок. В настоящее время они тестируют технологию в отделении, которое уже сотрудничает с производителями.

Исследование в журнале Nature Communications

Окситоцин — гормон любви и доверия?

Окситоцин участвует в создании и укреплении привязанности, групповой общности, регулирует социальное поведение. Однако в избытке он может способствовать куда менее светлым человеческим качествам.