Oleh pada 25 Nov 2020 kategori

unta 293

Dalam dunia sains, para saintis telah mencipta atau membuat banyak penemuan menarik berdasarkan kajian mereka terhadap haiwan. Sebagai contoh, penciptaan kereta api terlaju di Jepun, Shinkansen telah diinspirasikan oleh burung hantu, penguin dan burung raja udang. 

Dengan mengambil inspirasi dari evolusi, baru-baru ini sekumpulan sainti yang diketuai oleh seorang jurutera, Jeffery Grossman dari Massachusetts Institute of Technology  telah mengembangkan teknologi penyejukan baru menggunakan kaedah yang sama dimana unta berupaya mencegah diri mereka daripada berasa terlalu panas di padang pasir.

Cara unta (dan haiwan lain termasuk manusia juga) menyejukkan badan biasanya dengan berpeluh. Apabila suhu badan dalaman meningkat, kelenjar peluh di kulit mula menghasilkan peluh. Air masin ini berada di kulit dan perbezaan kelembapan antara peluh dan udara kering mendorong penyejatan peluh sebagai wap air dengan mengambilnya bersama haba dalam bentuk tenaga.

Berdasarkan konsep ini, kumpulan saintis ini mula membuat kajian terhadap struktur kulit unta untuk mengetahui bagaimana haiwan ini mengawal suhu badannya untuk hidup di kawasan yang sangat panas seperti di padang pasir. 

Inspirasi daripada mekanisma kulit unta

kuli unta sejuk

Untuk bertahan hidup di padang pasir, seekor unta memerlukan peluh dan bulu untuk mengekalkan suhu optimum badannya. Sekiranya unta tidak memiliki bulu, ia akan berpeluh terlalu cepat dan kehabisan air, yang merupakan sumber yang sangat berharga untuk unta.

Kumpulan pengkaji itu bertanya-tanya apakah mereka dapat meniru kelenjar peluh unta dan bulu penebat dengan menggunakan dua bahan. Dalam penyelidikan baru yang diterbitkan dalam jurnal Joule, mereka memperincikan teknologi inovatif baru ini yang dapat digunakan untuk menjaga agar makanan dan bekalan perubatan tetap dingin tanpa memerlukan tenaga tambahan. 

Untuk lapisan bawah sistem yang diilhamkan daripada unta, mereka menggunakan hydrogel, rangkaian polimer yang sangat menyerap dan boleh menmmpung banyak air. Semasa air meruap dari hidrogel, cecair menyejukkan permukaan di atasnya.

Sementara itu, lapisan atas pula diperbuat dari aerogel, struktur silika hidrofobik yang dipenuhi dengan liang kecil yang menjadikan bahan ini mempunyai lebih dari 90 peratus udara, membolehkannya digelar "bahan paling ringan di dunia". Aerogel bertindak seperti bulu unta, melindungi hydrogel dari suhu persekitaran yang lebih panas dan memperlahankan penyejatan air untuk daya penyejukan yang berterusan.

Kajian mencari kombinasi terbaik

teknologi penyejukan terbaru

Walau bagaimanapun, kajian yang dilakukan itu tidak terhenti setakat itu sahaja. Walaupun gabungan hydrogel dan aerogel ini bole "meniru" fungsi lapisan kulit unta, para saintis perlu juga mengetahui beberapa ciri lain pada dua lapisan ini seperti ketebalan dan saiz liang agar dapat menghasilkan kesan penyejukan terbaik.

Lapisan di atas hydrogel harus menjadi penebat dan mempunyai lubang pori supaya air dapat meruap melaluinya. Sekiranya lapisan penebat ini terlalu tipis, ia akan gagal melindungi hydrogel dari panas di sekitarnya.

Sekiranya lapisan aerogel terlalu tebal atau tidak berpori, hydrogel tidak dapat meruap dan teknologi ini akan kehilangan daya penyejukannya. Sekiranya kombinasi terbaik aerogel ditemui, pada dasarnya ia akan mencegah air meruap terlalu cepat, tetapi tidak sepenuhnya.

Untuk mengukur bagaimana pendekatan menggabungkan dua lapisan ini berfungsi, kajian dilakukan dennngan meletakkan sensor haba di bawah lapisan dan meletakkan sistem ini di ruang kelembapan dan suhu yang dikawal. Kumpulan pengkaji ini mendapati dua bahan ini yang meniru kelenjar peluh haiwan dan permukaan bulu ini telah meningkatkan masa penyejukan sebanyak 400 peratus.

Lebih menarik, tidak seperti sistem penyejukan berdasarkan penghawa dingin dan peti sejuk, teknologi hydrogel-aerogel ini tidak menggunakan elektrik, menjadikannya lebih sesuai untuk berjuta-juta orang di seluruh dunia yang tidak mempunyai akses kepada elektrik.

Halangan membangunkan teknologi ini

sistem penyejukan terbaru

Walau bagaimanapun, teknologi ini turut mempunyai halangannya.

Mary Ann Meador, seorang profesor kejuruteraan di University of Akron dan bekas saintis NASA yang tidak terlibat dengan kajian ini mengatakan bahawa salah satu halangan untuk menerapkan teknologi seperti ini adalah keperluan untuk memastikan hydrogel tetap basah. Kerana hydrogel mendapat kekuatannya dari air, setelah air meruap, bahan tersebut tidak lagi menyejukkan permukaan di atasnya.

Masalah ini tidak timbul pada unta kerana haiwan ini mampu berpeluh untuk memastikan kelembapan pada kulit mereka agar mekanisma penyejukan ini dapat berjalan setiap masa. Dalam teknologi yang dibangunkan ini, sekiranya sistem dua lapis jenis ini dapat dihidupkan kembali dengan air hujan atau pemeluwapan, misalnya, kekuatan penyejukannya tidak akan habis.

Proses rumit yang digunakan untuk membuat aerogel bermaksud pada masa ini ianya lebih mahal daripada bahan penebat lain di pasaran. Walau bagaimanapun, kumpulan pengkaji ini optimis teknik pembuatan baru pada masa hadapn dapat menurunkan kosnya kelak.

Walaupun hydrogel licin dan lentur, aerogel silika tradisional keras dan rapuh. Lapisan atas yang rapuh ini menyebabkan halangan dalam menerapkan teknologi ini dalam produk seperti pakaian atau penebat bangunan, kerana bahannya mudah hancur. Sekiranya aerogel yang lebih fleksibel ditemui, maka aplikasi teknologi ini dapat digunakan dengan lebih meluas.

Kredit:

  1. Scitech Daily
  2. MIT News
  3. Smithsonian Mag
  4. Science Focus


Hakcipta iluminasi.com (2017)