वैज्ञानिकों ने एक अजीब 3डी-मुद्रित मिट्टी के टुकड़े में पानी भरा और पाया कि यह हवा को लगभग 7°C तक ठंडा कर सकता है | |

पीसी: ओपन एक्सेस सरकार

गर्म दिन में, दीवार आमतौर पर कमरे को ठंडा करने में मदद करने वाली चीज़ के बजाय बचने की चीज़ होती है। ऑस्ट्रिया में ग्राज़ यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी में, उस धारणा को एक सिरेमिक संरचना के साथ बदल दिया जा रहा है जो पानी, छिद्रपूर्ण मिट्टी और वाष्पीकरण से थोड़ा अधिक उपयोग करती है। प्रायोगिक कूलिंग क्यूब्स 3डी प्रिंटिंग का उपयोग करके बनाए गए हैं, जिससे उनके अंदरूनी हिस्सों को चैनलों और सतहों के जटिल नेटवर्क में आकार दिया जा सकता है। जब पानी जले हुए सिरेमिक से होकर गुजरता है और वाष्पित होने लगता है, तो यह अपने चारों ओर की हवा से गर्मी लेता है। विश्वविद्यालय में परीक्षणों में, प्रभाव इतना बड़ा था कि तापमान घन के करीब लगभग 7 डिग्री सेल्सियस नीचे आ गया।

नए सिरेमिक क्यूब्स के पीछे पुराना विज्ञान

मूल विचार 3डी प्रिंटिंग से कहीं पुराना है। वाष्पीकरणीय शीतलन का उपयोग सदियों से विभिन्न रूपों में किया जाता रहा है। उदाहरण के लिए, छिद्रपूर्ण मिट्टी के बर्तन, पानी की थोड़ी मात्रा को उनकी बाहरी सतहों तक पहुंचने की अनुमति दे सकते हैं, जहां वाष्पीकरण गर्मी को हटा देता है। पारंपरिक इमारतों ने अंदरूनी हिस्सों को यांत्रिक शीतलन के बिना अधिक आरामदायक रखने के लिए हवा की आवाजाही, छाया और पानी का भी उपयोग किया है।ओपन एक्सेस सरकार के अनुसार, ग्राज़ यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी में काम उस सिद्धांत को लेता है और ठंडा करने वाली वस्तु के आकार को बदल देता है। एक साधारण मिट्टी के कंटेनर पर निर्भर रहने के बजाय, टीम ने एक अत्यधिक छिद्रपूर्ण सिरेमिक क्यूब का उत्पादन किया है जिसकी आंतरिक संरचना सावधानीपूर्वक कंप्यूटर पर डिज़ाइन की गई है।क्यूब्स का माप लगभग 23 सेंटीमीटर है। अंदर, उनमें एक जटिल ज्यामिति होती है जिसे त्रिगुण आवधिक न्यूनतम सतह या टीपीएमएस के रूप में जाना जाता है। यह एक गणितीय संरचना है जो अपेक्षाकृत कम सामग्री का उपयोग करते हुए एक बड़ी आंतरिक सतह बना सकती है। पारंपरिक विनिर्माण विधियों से परिणाम प्राप्त करना कठिन है। हालाँकि, एक 3डी प्रिंटर परत दर परत जटिल सिरेमिक फॉर्म का निर्माण कर सकता है।

कैसे पानी झरझरी मिट्टी को प्राकृतिक शीतलन प्रणाली में बदल देता है

एक बार जब पानी सिरेमिक संरचना में प्रवेश कर जाता है, तो केशिका क्रिया इसे छिद्रपूर्ण सामग्री के माध्यम से ले जाने में मदद करती है। एक स्थान पर रहने के बजाय, यह छोटे मार्गों के नेटवर्क के माध्यम से फैल सकता है और बहुत बड़े क्षेत्र तक पहुंच सकता है।जैसे ही पानी तरल से वाष्प में बदलता है, उसे ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उस ऊर्जा का कुछ हिस्सा सिरेमिक के आसपास की हवा में गर्मी से आता है। परिणामस्वरूप वाष्पीकरण जारी रहने पर हवा अपनी कुछ तापीय ऊर्जा खो देती है। इसमें कोई कंप्रेसर, रेफ्रिजरेंट सर्किट या पारंपरिक एयर कंडीशनिंग सिस्टम शामिल नहीं है। ठंडक पानी, छिद्रपूर्ण मिट्टी और आसपास के वातावरण के बीच परस्पर क्रिया से आती है।कथित तौर पर, टीयू ग्राज़ के एक अटारी में किए गए फ़ील्ड परीक्षण में, पानी से भरे क्यूब के करीब का तापमान लगभग 7 डिग्री सेल्सियस या लगभग 12.6 डिग्री फ़ारेनहाइट गिर गया। शीतलन सीधे वस्तु के बगल में एक छोटे से पैच तक ही सीमित नहीं था। टीम ने पूरे कमरे में एक प्रभाव फैलता हुआ देखा।परिणाम सिद्धांत के प्रदर्शन के रूप में महत्वपूर्ण है, हालांकि यह एक बड़ी इमारत में एयर कंडीशनिंग सिस्टम को बदलने के समान नहीं है। वाष्पीकरण से उपलब्ध शीतलन की मात्रा आर्द्रता, वायु संचलन और पानी की आपूर्ति सहित स्थितियों पर निर्भर करती है।

कवक की अजीब भूमिका

विश्वविद्यालय की शेप लैब में काम करने वाले शोधकर्ता यह जांच कर रहे हैं कि क्या जैविक संरचनाएं मिट्टी के अंदर एक बेहतर छिद्रपूर्ण नेटवर्क बनाने में मदद कर सकती हैं। एक दृष्टिकोण में चूरा और कवक मायसेलियम शामिल है।मिश्रण तब मुद्रित होता है जब कार्बनिक पदार्थ अभी भी मौजूद होता है। फायरिंग के दौरान, दहनशील घटक गायब हो जाते हैं, जिससे सिरेमिक में खाली जगह रह जाती है।वे स्थान प्रभावी रूप से शीतलन प्रणाली का हिस्सा बन जाते हैं। परिणामी सामग्री में बड़े और छोटे छिद्रों का संयोजन होता है, जिससे ऐसे रास्ते बनते हैं जिनके माध्यम से पानी यात्रा कर सकता है।यह विचार किसी जीवित जीव को तैयार दीवार में रखने के बारे में नहीं है, बल्कि सिरेमिक के लिए एक अस्थायी टेम्पलेट के रूप में जैविक नेटवर्क के आकार का उपयोग करने के बारे में है। फायरिंग के बाद जो बचता है वह एक जटिल छिद्र संरचना है जो सामग्री के माध्यम से पानी को स्थानांतरित करने में मदद कर सकती है।यह इस बात का एक उपयोगी उदाहरण है कि 3डी प्रिंटिंग किस प्रकार मिट्टी से की जा सकने वाली चीज़ों को बदल देती है। चीनी मिट्टी को केवल एक ठोस निर्माण सामग्री के रूप में मानने के बजाय, शोधकर्ता इसके अंदर की खाली जगहों को डिजाइन का हिस्सा बना रहे हैं।

निकाले गए कचरे से लेकर मिट्टी तक निष्क्रिय शीतलन संरचनाएं

इस परियोजना का एक और पहलू है जिसका भविष्य के विनिर्माण से कोई लेना-देना नहीं है।टीम इस बात की जांच कर रही है कि क्या न्यूसिडल झील से निकाली गई तलछट का उपयोग मिट्टी के स्रोत के रूप में किया जा सकता है। कुछ जल-प्रबंधन सेटिंग्स में तलछट हटाना एक स्थापित आवश्यकता है, और उस सामग्री के लिए उपयोगी अनुप्रयोग खोजने से इसे अपशिष्ट के रूप में व्यवहार किए जाने से परे एक और भूमिका मिल सकती है।शीतलन संरचनाओं के लिए, सवाल यह है कि क्या स्थानीय रूप से उपलब्ध तलछट को सिरेमिक के प्रदर्शन से समझौता किए बिना उपयुक्त कच्चे माल में संसाधित किया जा सकता है।यदि यह काम करता है, तो दृष्टिकोण दो अलग-अलग चिंताओं को जोड़ सकता है: ड्रेज्ड सामग्री का निपटान या पुन: उपयोग और इमारतों में गर्मी प्रबंधन के कम-ऊर्जा तरीकों की खोज।शोध के उस हिस्से का अभी भी परीक्षण किया जा रहा है, इसलिए यह अभी तक पारंपरिक निर्माण सामग्री के लिए तैयार प्रतिस्थापन नहीं है। लेकिन यह परियोजना के पीछे एक व्यापक विचार की ओर इशारा करता है: शीतलन संरचना को जरूरी नहीं कि नए निकाले गए, अत्यधिक संसाधित कच्चे माल पर निर्भर होना पड़े।

सिरेमिक कूलिंग दीवारें प्रयोगशाला से परे कैसे काम कर सकती हैं

नियंत्रित सेटिंग में 23-सेंटीमीटर क्यूब का परीक्षण करना काफी आसान है। बेशक, एक इमारत एक अलग मामला है।ग्राज़ परियोजना टीयू ग्राज़ के कैंपस न्यू टेक्निक में लगभग 2 गुणा 2 मीटर की एक मुक्त-खड़ी प्रदर्शन दीवार के साथ व्यक्तिगत प्रयोगशाला-शैली की वस्तुओं से आगे बढ़ गई है। यह इंस्टॉलेशन आगंतुकों को निष्क्रिय शीतलन सिद्धांत को बड़े पैमाने पर काम करते हुए देखने का मौका देता है।प्रस्तावित उपयोग घरों तक सीमित नहीं हैं। इस तकनीक पर कार्यालयों और स्कूलों जैसे स्थानों के साथ-साथ बाहरी सार्वजनिक स्थानों पर भी विचार किया जा रहा है, जहां परिपक्व छायादार पेड़ लगाना मुश्किल हो सकता है।वह अंतिम अनुप्रयोग विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि एक शीतलन दीवार एक पेड़ की छतरी की तुलना में बहुत छोटे पदचिह्न पर कब्जा कर सकती है। इसे एक सार्वजनिक संरचना, आंगन या आश्रय क्षेत्र में शामिल किया जा सकता है, जबकि एक ऐसी सतह प्रदान की जा सकती है जहां से पानी वाष्पित हो सके।हालाँकि, यह अवधारणा अभी भी पानी पर निर्भर है। गर्म, शुष्क परिस्थितियों में वाष्पीकरण अत्यधिक प्रभावी हो सकता है, जबकि आर्द्र मौसम हवा द्वारा अवशोषित नमी की मात्रा को कम कर देता है। इसलिए किसी भी व्यावहारिक स्थापना में स्थानीय जलवायु, वेंटिलेशन, पानी की उपलब्धता और रखरखाव को ध्यान में रखना होगा।

वास्तुकला शीतलन प्रणाली का हिस्सा बन जाती है

एक पारंपरिक दीवार एक इमारत के एक हिस्से को दूसरे से अलग करती है। यहां इसकी आंतरिक ज्यामिति कुछ सक्रिय कर रही है। यह पानी का भंडारण और वितरण करता है, एक बड़ी सिरेमिक सतह को हवा में उजागर करता है और वाष्पीकरण के लिए स्थितियां बनाता है।यह वास्तुशिल्प सतहों को उन जगहों पर उपयोगी बना सकता है जहां पारंपरिक शीतलन उपकरण स्थापित करना मुश्किल या महंगा है।3डी-प्रिंटिंग प्रक्रिया एक अन्य कारण से महत्वपूर्ण है। शीतलन प्रदर्शन ज्यामिति से निकटता से जुड़ा हुआ है, और डिजिटल फैब्रिकेशन शोधकर्ताओं को हर बार पारंपरिक मोल्ड या विनिर्माण लाइन को फिर से डिज़ाइन किए बिना उस ज्यामिति को बदलने की अनुमति देता है।चैनलों को संकरा या चौड़ा बनाया जा सकता है। सतही क्षेत्रफल बदला जा सकता है. छिद्रों के घनत्व और व्यवस्था को समायोजित किया जा सकता है। सामग्री को पूरी वस्तु को भरने के बजाय वहां भी रखा जा सकता है जहां इसकी संरचनात्मक रूप से आवश्यकता होती है।उस अर्थ में, प्रिंटर केवल एक असामान्य दिखने वाली सिरेमिक वस्तु का उत्पादन नहीं कर रहा है। यह सामग्री की आंतरिक वास्तुकला को उसके कार्य का हिस्सा बनने की अनुमति दे रहा है।