विशेष बिजनेस शर्ट के कॉलर की जेब में सावधानी से डाला गया, सोनी का रीऑन पॉकेट 4 डिवाइस गर्दन के पीछे एक ठंडा धातु पैड रखता है। एक छोटे टेलीविजन रिमोट के आकार का यह गैजेट पेल्टियर प्रभाव नामक थर्मोइलेक्ट्रिक घटना पर निर्भर करता है। जब दो अलग-अलग कंडक्टरों के जंक्शन से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो यह एक को गर्म और एक को ठंडा कर देती है – प्रभावी ढंग से गर्मी को पहनने वाले से दूर कर देती है।
भले ही रिऑन केवल मामूली ठंडक प्रदान करता है, छोटी बैटरी वाला पूर्ववर्ती उपकरण पिछले साल तेजी से बिक गया। सोनी का कहना है कि उसे पर्सनल-कूलिंग तकनीक में दिलचस्पी बढ़ती दिख रही है और उसे इसके बढ़ने की उम्मीद है
गर्म होती दुनिया की संभावना व्यक्तिगत ठंडक के लिए नए विकल्प खोजने के प्रयासों को प्रेरित कर रही है – एक चुनौतीपूर्ण खोज जिसे कुछ लोग आराम के सवालों से कहीं आगे जाते हुए देखते हैं। चाहे थर्मोइलेक्ट्रिक्स को नए स्तर पर ले जाने के तरीकों की खोज हो या प्रेरणा के लिए रेगिस्तानी चींटियों और ऊंटों की तलाश हो, शोधकर्ता और वैज्ञानिक न केवल पसीने से तरबतर अधिकारियों के लिए, बल्कि किसानों, कारखाने के श्रमिकों, पहले उत्तरदाताओं और अन्य लोगों के लिए भी नवीन समाधान तलाश रहे हैं, जिनके पास पारंपरिक एयर कंडीशनिंग तक पहुंच नहीं है। .
कैलिफ़ोर्निया सैन डिएगो विश्वविद्यालय में नैनोइंजीनियरिंग के प्रोफेसर शेंग जू कहते हैं, “आप अपने साथ खेत में सिर्फ एक एसी यूनिट नहीं ला सकते हैं, जो अगली पीढ़ी के थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों पर काम कर रहे हैं, जिसका उद्देश्य फार्मवर्कर्स और अन्य लोगों को राहत प्रदान करना है। जो तापमान बढ़ने पर बाहर काम करते हैं। “यह बहुत महंगा है, और लंबे समय तक कड़ी मेहनत करने वाले लोगों के लिए बहुत भारी है।”
जू ने अंडरशर्ट में लचीले प्रोटोटाइप थर्मोइलेक्ट्रिक पैच को शामिल किया है, जिसमें थर्मोइलेक्ट्रिक डिवाइस के गर्म हिस्से को एक छोटे से हवा के अंतराल से त्वचा से अलग किया गया है। यह गर्मी को पहनने वाले तक वापस जाने से रोकता है। उनका कहना है कि उन्होंने स्थानीय तापमान में लगभग 10 डिग्री सेल्सियस (18 डिग्री फ़ारेनहाइट) की गिरावट का प्रदर्शन किया है और एक सेलफोन आकार के बैटरी पैक की कल्पना की है जो उनके सिस्टम को आठ घंटे तक बिजली देता है।
वह कहते हैं, ”हमारे पास लगभग दो वर्षों के भीतर तैनात करने के लिए एक उत्पाद तैयार होना चाहिए।” ”अभी, सब कुछ मेरे छात्रों द्वारा मैन्युअल रूप से बनाया जाता है, और विनिर्माण को छोड़कर, यह कोई रॉकेट साइंस नहीं है।”
दूसरों को संदेह है कि थर्मोइलेक्ट्रिक्स व्यक्तिगत शीतलन का उत्तर है। हार्वर्ड विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर जाराड मेसन कहते हैं, “वे अत्यधिक कुशल नहीं हैं, इसलिए उन्हें ऐसे व्यक्ति पर शक्ति प्रदान करना जो इधर-उधर घूम रहा है और किसी शक्ति स्रोत से बंधा नहीं है, काफी चुनौतीपूर्ण है।” उनका शोध व्यक्तिगत के बजाय एयर कंडीशनिंग में है कूलिंग, तरल रेफ्रिजरेंट्स को तथाकथित बैरोकैलोरिक सामग्रियों से बदलने पर केंद्रित है – ठोस पदार्थ जो निचोड़ने पर गर्म हो जाते हैं या ठंडे हो जाते हैं। उनका कहना है कि ये स्थिर कूलिंग उपकरण आज उपयोग में आने वाली विंडो इकाइयों और हीट पंपों के समान होंगे, लेकिन छोटे, सरल और हरा-भरा।
विज्ञान और इंजीनियरिंग कार्यालय में लचीलेपन के लिए वरिष्ठ विज्ञान सलाहकार डेविड अलेक्जेंडर कहते हैं, गर्मी वर्षों से होमलैंड सुरक्षा विभाग को चिंतित कर रही है: “अत्यधिक गर्मी की घटनाएं पूरे अमेरिका में अधिक बार हो रही हैं, वे सबसे महत्वपूर्ण और बढ़ते कारण हैं मौसम संबंधी मौतों के बारे में।”
पहले उत्तरदाताओं और बाहरी श्रमिकों के साथ-साथ आपात स्थिति के दौरान विस्थापित हुए लोगों की सुरक्षा के अपने मिशन के हिस्से के रूप में, डीएचएस ने 2021 में कूलिंग समाधानों के विकास को शुरू करने के लिए $195,000 कूलिंग सॉल्यूशंस चैलेंज पुरस्कार प्रतियोगिता शुरू की – कुशल और हल्की प्रौद्योगिकियां जो लोग कर सकते हैं अंदर बैठें, ले जाएं या पहनें भी।
सहारन सिल्वर चींटी से प्रेरित एक उद्यमी पिछली गर्मियों के विजेताओं में से एक है। तपते रेगिस्तान में जीवित रहने वाली, सिल्वर चींटी दुनिया की सबसे तेज़ चींटी है, जो अफ्रीकी सूरज की पूरी गर्मी में भोजन की तलाश में छाया से तेजी से बाहर निकलती है।
यह देखते हुए कि प्राकृतिक दुनिया उच्च तापमान से कैसे निपटती है, उत्तरी कैरोलिना के एक सामग्री वैज्ञानिक डॉन चेर्नॉफ ने ज्यूरिख विश्वविद्यालय के नेतृत्व में सहारन सिल्वर चींटी के बारे में शोध पढ़ा। कई वर्षों से, प्रकृतिवादियों ने यह मान लिया था कि चींटी का चांदी जैसा रंग सुरक्षित तापमान बनाए रखने के लिए पर्याप्त सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है। लेकिन अमेरिका और स्विट्जरलैंड में वैज्ञानिकों की एक टीम ने पाया कि यह कहानी का केवल एक हिस्सा था।
शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के नीचे चींटी की जांच करने पर, उन्होंने पाया कि उसके शरीर के बाल छोटे, खोखले टॉबलरोन चॉकलेट की तरह एक असामान्य त्रिकोणीय आकार में विकसित हो गए थे। यह संरचना सूर्य के प्रकाश सहित अधिकांश विकिरण को बिखेरने में बहुत प्रभावी है। लेकिन यह चींटी के तापमान के अनुरूप अवरक्त विकिरण के एक संकीर्ण बैंड के लिए भी लगभग पारदर्शी है, जिससे वह सबसे धूप वाले दिन भी अपने शरीर की गर्मी को बाहर निकाल सकती है।
2020 में, चीन के निंगबो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने दिखाया कि चींटी की शीतलन प्रणाली मानव स्तर पर भी काम कर सकती है। उन्होंने एक स्मार्टवॉच को त्रिकोणीय वायु अंतराल वाले छोटे सिलिकॉन फाइबर से ढक दिया, जो चींटी के बालों के अनुरूप बनाया गया था, जिससे घड़ी का तापमान 4.5 डिग्री सेल्सियस (8 डिग्री फ़ारेनहाइट) कम हो गया। अपने 25,000 डॉलर के डीएचएस पुरस्कार के साथ, चेर्नॉफ़ ने उत्तरी कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी में कपड़ा इंजीनियरों की भर्ती की है ताकि बालों जैसी कपड़े की सामग्री विकसित की जा सके जो इसे पहनने वाले किसी भी व्यक्ति को सक्रिय रूप से ठंडा कर देगी। वह स्वीकार करते हैं कि कोई भी ठंडक देने वाले वस्त्र अलमारियों से बहुत दूर हैं। वे कहते हैं, ”अभी तक यह सब चुनौती है और कोई सफलता नहीं मिली है, लेकिन मुझे उम्मीद है कि इस साल परीक्षण के लिए कपड़े उपलब्ध होंगे।”
ऊंट ने स्विट्जरलैंड में इकोले पॉलीटेक्निक फेडेरेल डी लॉज़ेन के सामग्री वैज्ञानिक और डीएचएस चुनौती में उपविजेता पुरस्कार जीतने वाली टीम का हिस्सा झेंगमाओ लू के लिए एक गाइड प्रदान किया।
लू कहते हैं, “यदि आप ऊँट को मुंडवाते हैं, तो उसकी पानी की खपत दोगुनी हो जाती है। गर्म रेगिस्तान में बहुत भारी फर एक प्रतिकूल ड्रेस कोड लग सकता है, लेकिन यह ऊँट के अस्तित्व के लिए आवश्यक है।”
इंसानों की तरह, ऊंटों में भी वाष्पीकरण का उपयोग करके खुद को ठंडा करने के लिए पसीने की ग्रंथियां होती हैं। रेगिस्तानी सूरज के नीचे, उनका मोटा फर उन्हें गर्म परिवेश से बचाता है, जबकि उनके पसीने से जल वाष्प को बाहर निकलने की अनुमति देता है।
लू का संस्करण ऊंट की शीतलन प्रणाली को एक बहुस्तरीय सामग्री के रूप में फिर से कल्पना करता है जो एक कपड़ा बना सकता है – या, अभी के लिए, गर्म जलवायु में भोजन और दवाओं को ठंडा रखने के लिए एक पैकेजिंग सामग्री। “पसीना” एक त्वचा जैसे हाइड्रोजेल से आता है – कोलेजन या जिलेटिन के समान पॉलिमर का एक नेटवर्क जिसमें वजन के हिसाब से 99% तक पानी होता है। उसके ऊपर, डॉ. लू “फर” के रूप में कार्य करने के लिए एक एयरजेल लगाते हैं। इस सख्त और अल्ट्रालाइट शीर्ष संरचना में 90% हवा है, जो इसे अत्यधिक इन्सुलेटिंग और जल वाष्प के लिए बेहद छिद्रपूर्ण बनाती है।
मिश्रित सामग्री को और अधिक प्रभावी बनाने के लिए, लू एक हाइड्रोजेल का उपयोग करता है जो सिल्वर चींटी की अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करने की क्षमता को साझा करता है, और एक एयरजेल जो सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हुए उस विकिरण को गुजरने देता है। डॉ. लू कहते हैं, परीक्षणों में, सामग्री बिना किसी बिजली का उपयोग किए, एक कंटेनर को परिवेश के तापमान से कम से कम 9 डिग्री सेल्सियस (16 डिग्री फ़ारेनहाइट) ठंडा रखने में सक्षम थी।
जबकि लू को लगता है कि उनकी तकनीक का उपयोग शुरू में पैकेजों को ठंडा रखने के लिए किया जा सकता है, “जो सामग्रियां हम विकसित कर रहे हैं वे व्यक्तिगत शीतलन के लिए पूरी तरह से लागू हैं,” वे कहते हैं। “सामग्री की परतों को समायोजित करने से आपको एक नुस्खा मिलता है जिसे आप विभिन्न जलवायु के लिए उपयोग कर सकते हैं – जो सचमुच बढ़िया है।”
