ໃນອະນາຄົດ, ຄວາມເຢັນໃນຕູ້ເຢັນອາດຈະຕ້ອງ "ບິດ" ເທົ່ານັ້ນ.

ວິທີທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ການປະຫຍັດພະລັງງານ, ສີຂຽວ, ແລະວິທີເຮັດຄວາມເຢັນແບບເຄື່ອນທີ່ແມ່ນທິດທາງຂອງການຂຸດຄົ້ນຂອງມະນຸດທີ່ບໍ່ມີເວລາ. ຫວ່າງ​ມໍ່ໆ​ມາ​ນີ້, ບົດ​ຄວາມ​ທາງ​ອິນ​ເຕີ​ເນັດ​ໃນ​ວາລະສານ​ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ໄດ້​ລາຍ​ງານ​ກ່ຽວ​ກັບ​ຍຸດ​ທະ​ສາດ​ການ​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ແບບ​ຢືດ​ຢຸ່ນ​ໃໝ່​ທີ່​ໄດ້​ຄົ້ນ​ພົບ​ໂດຍ​ທີມ​ນັກ​ຄົ້ນ​ຄ້​ວາ​ຮ່ວມ​ມື​ຂອງ​ນັກ​ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ຈີນ​ແລະ​ອາ​ເມ​ລິ​ກາ​ຄື "ຕູ້​ເຢັນ​ດ້ວຍ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ແບບ​ບິດ​ເບືອນ". ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາພົບວ່າການປ່ຽນແປງການບິດພາຍໃນເສັ້ນໄຍສາມາດບັນລຸຄວາມເຢັນ. ເນື່ອງຈາກປະສິດທິພາບເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ແລະການນໍາໄປໃຊ້ກັບວັດສະດຸທໍາມະດາຕ່າງໆ, "ຕູ້ເຢັນຄວາມຮ້ອນບິດ" ທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍອີງໃສ່ເຕັກໂນໂລຢີນີ້ກໍ່ກາຍເປັນທີ່ໂດດເດັ່ນ.

ຜົນສໍາເລັດນີ້ແມ່ນມາຈາກການຄົ້ນຄວ້າຮ່ວມມືຂອງທີມງານຂອງອາຈານ Liu Zunfeng ຈາກ State Key Laboratory of Medicinal chemistry Biology, School of Pharmacy, and the Key Laboratory of Functional Polymer of Ministry of Education of Nankai University, and the team of Ray H. Baugman , ສາ​ສະ​ດາ​ຈານ​ຂອງ​ວິ​ທະ​ຍາ​ໄລ Texas State​, ສາ​ຂາ Dallas​, ແລະ Yang Shixian​, Docent ຂອງ​ວິ​ທະ​ຍາ​ໄລ Nankai​.

ພຽງແຕ່ຫຼຸດລົງອຸນຫະພູມແລະບິດມັນ

ຕາມ​ຂໍ້​ມູນ​ຂອງ​ສະ​ຖາ​ບັນ​ຄົ້ນຄວ້າ​ຕູ້​ເຢັນ​ສາກົນ, ການ​ຊົມ​ໃຊ້​ໄຟຟ້າ​ຂອງ​ເຄື່ອງ​ປັບ​ອາກາດ ​ແລະ ຕູ້​ເຢັນ​ໃນ​ໂລກ​ປະຈຸ​ບັນ​ກວມ​ເອົາ​ປະມານ 20% ຂອງ​ການ​ຊົມ​ໃຊ້​ໄຟຟ້າ​ທົ່ວ​ໂລກ. ຫຼັກການທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນບີບອັດອາກາດໃນປັດຈຸບັນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວປະສິດທິພາບ Carnot ຕໍ່າກວ່າ 60%, ແລະອາຍແກັສທີ່ປ່ອຍອອກມາໂດຍຂະບວນການເຮັດຄວາມເຢັນແບບດັ້ງເດີມແມ່ນເຮັດໃຫ້ໂລກຮ້ອນຮ້າຍແຮງຂຶ້ນ. ດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຂອງມະນຸດ, ການຂຸດຄົ້ນທິດສະດີແລະວິທີແກ້ໄຂເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນໃຫມ່ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຕື່ມອີກ, ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ແລະຫຼຸດຜ່ອນຂະຫນາດຂອງອຸປະກອນເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນໄດ້ກາຍເປັນວຽກງານທີ່ຮີບດ່ວນ.

ຢາງພາລາທໍາມະຊາດຈະສ້າງຄວາມຮ້ອນໃນເວລາທີ່ stretched, ແຕ່ອຸນຫະພູມຈະຫຼຸດລົງຫຼັງຈາກ retraction. ປະກົດການນີ້ເອີ້ນວ່າ "ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຄວາມຮ້ອນ elastic", ເຊິ່ງໄດ້ຖືກຄົ້ນພົບໃນຕົ້ນສະຕະວັດທີ 19. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເພື່ອບັນລຸຜົນກະທົບຂອງຄວາມເຢັນທີ່ດີ, ຢາງຕ້ອງຖືກຍືດກ່ອນເຖິງ 6-7 ເທົ່າຂອງຄວາມຍາວຂອງມັນເອງແລະຫຼັງຈາກນັ້ນດຶງອອກມາ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີປະລິມານຂະຫນາດໃຫຍ່. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ປະສິດທິພາບຂອງ Carnot ໃນປະຈຸບັນຂອງ "ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຄວາມຮ້ອນ" ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ, ປົກກະຕິແລ້ວພຽງແຕ່ປະມານ 32%.

ໂດຍຜ່ານເທັກໂນໂລຍີ “ເຮັດຄວາມເຢັນແບບບິດເບືອນ”, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຍືດເສັ້ນໃຍຢາງທີ່ເປັນເສັ້ນໄຍສອງເທື່ອ (100% ເມື່ອຍ), ຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ສ້ອມແຊມທັງສອງສົ້ນ ແລະບິດມັນຈາກສົ້ນຫນຶ່ງເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງ Superhelix. ຕໍ່ມາ, ຄວາມບໍ່ບິດເບືອນຢ່າງໄວວາເກີດຂຶ້ນ, ແລະອຸນຫະພູມຂອງເສັ້ນໃຍຢາງຫຼຸດລົງ 15.5 ອົງສາເຊນຊຽດ.

ຜົນໄດ້ຮັບນີ້ແມ່ນສູງກວ່າຜົນກະທົບຂອງຄວາມເຢັນໂດຍໃຊ້ເທກໂນໂລຍີ 'ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຄວາມຮ້ອນ elastic': ຢາງທີ່ຍືດຍາວ 7 ເທົ່າຂອງສັນຍາແລະເຢັນລົງເຖິງ 12.2 ອົງສາເຊນຊຽດ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຖ້າຢາງຖືກບິດແລະຂະຫຍາຍອອກ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນປ່ອຍອອກມາພ້ອມໆກັນ, 'ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນທີ່ມີຄວາມຮ້ອນແບບບິດເບືອນ' ສາມາດເຢັນລົງໄດ້ເຖິງ 16.4 ອົງສາເຊນຊຽດ. Liu Zunfeng ກ່າວ​ວ່າ​ພາຍ​ໃຕ້​ຜົນ​ກະ​ທົບ​ຄວາມ​ເຢັນ​ດຽວ​ກັນ​, ປະ​ລິ​ມານ​ຢາງ​ພາ​ລາ 'ເຄື່ອງ​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ຄວາມ​ຮ້ອນ torsional​' ແມ່ນ​ພຽງ​ແຕ່​ສອງ​ສ່ວນ​ສາມ​ຂອງ​ຢາງ 'ເຄື່ອງ​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ຄວາມ​ຮ້ອນ elastic​'​, ແລະ​ປະ​ສິດ​ທິ​ພາບ Carnot ຂອງ​ມັນ​ສາ​ມາດ​ບັນ​ລຸ 67​% ສູງ​ກວ່າ​ຫຼັກ​ການ​ຂອງ​ອາ​ກາດ​. ຕູ້ເຢັນບີບອັດ.

ສາຍການຫາປາແລະສາຍແຜ່ນແພຍັງສາມາດເຮັດຄວາມເຢັນໄດ້

ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ແນະນໍາວ່າຍັງມີຫຼາຍບ່ອນສໍາລັບການປັບປຸງຢາງພາລາເປັນ "ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຄວາມຮ້ອນ" ວັດສະດຸ. ຕົວຢ່າງ, ຢາງພາລາມີໂຄງສ້າງອ່ອນໆແລະຕ້ອງການການບິດຫຼາຍເພື່ອບັນລຸຄວາມເຢັນທີ່ສໍາຄັນ. ຄວາມໄວໃນການໂອນຄວາມຮ້ອນຂອງມັນແມ່ນຊ້າ, ແລະບັນຫາຕ່າງໆເຊັ່ນການນໍາໃຊ້ຊ້ໍາຊ້ອນແລະຄວາມທົນທານຂອງວັດສະດຸຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຂຸດຄົ້ນອຸປະກອນ "ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນ" ອື່ນໆໄດ້ກາຍເປັນທິດທາງທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບທີມງານຄົ້ນຄ້ວາ.

ຫນ້າສົນໃຈ, ພວກເຮົາໄດ້ພົບເຫັນວ່າໂຄງການ 'ເຮັດຄວາມເຢັນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນແບບບິດເບືອນ' ຍັງໃຊ້ໄດ້ກັບສາຍການຫາປາແລະສິ່ງທໍ. ກ່ອນ​ໜ້າ​ນີ້, ຜູ້​ຄົນ​ບໍ່​ໄດ້​ຮັບ​ຮູ້​ວ່າ​ວັດ​ສະ​ດຸ​ທຳ​ມະ​ດາ​ເຫຼົ່າ​ນີ້​ສາ​ມາດ​ນຳ​ໃຊ້​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ໄດ້,” ທ່ານ Liu Zunfeng ກ່າວ​ວ່າ.

ນັກຄົ້ນຄວ້າທໍາອິດໄດ້ບິດເສັ້ນໃຍໂພລີເມີທີ່ແຂງເຫຼົ່ານີ້ແລະສ້າງໂຄງສ້າງ helical. ການຍືດ helix ສາມາດເພີ່ມອຸນຫະພູມ, ແຕ່ຫຼັງຈາກຖອນ helix, ອຸນຫະພູມຫຼຸດລົງ.

ການ​ທົດ​ລອງ​ໄດ້​ພົບ​ເຫັນ​ວ່າ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ "ການ​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ດ້ວຍ​ຄວາມ​ຮ້ອນ torsional​"​, ສາຍ polyethylene braided ສາ​ມາດ​ເຮັດ​ໃຫ້​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ຫຼຸດ​ລົງ 5.1 ອົງ​ສາ​ອົງ​ສາ​, ໃນ​ຂະ​ນະ​ທີ່​ອຸ​ປະ​ກອນ​ການ​ຖືກ​ stretched ໂດຍ​ກົງ​ແລະ​ປ່ອຍ​ອອກ​ມາ​ໂດຍ​ເກືອບ​ບໍ່​ມີ​ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​. ຫຼັກການຂອງ 'ການເຮັດຄວາມເຢັນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ torsional' ຂອງເສັ້ນໄຍ polyethylene ຊະນິດນີ້ແມ່ນວ່າໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການຍືດຍາວ, ການບິດພາຍໃນຂອງ helix ຫຼຸດລົງ, ນໍາໄປສູ່ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານ. ທ່ານ Liu Zunfeng ກ່າວວ່າວັດສະດຸທີ່ຂ້ອນຂ້າງແຂງເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມທົນທານຫຼາຍກ່ວາເສັ້ນໃຍຢາງ, ແລະອັດຕາຄວາມເຢັນເກີນຂອງຢາງເຖິງແມ່ນວ່າໃນເວລາທີ່ຍືດຍາວຫຼາຍ.

ນັກຄົ້ນຄວ້າຍັງພົບວ່າການ ນຳ ໃຊ້ເທກໂນໂລຍີ "ການເຮັດຄວາມເຢັນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນແບບບິດເບືອນ" ເຂົ້າໃນໂລຫະປະສົມໂລຫະປະສົມຂອງແຜ່ນຊົງນິເກລ titanium ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງແລະການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນທີ່ໄວກວ່າຈະສົ່ງຜົນໃຫ້ການປະຕິບັດຄວາມເຢັນທີ່ດີຂຶ້ນ, ແລະພຽງແຕ່ຕ້ອງບິດຕ່ໍາເພື່ອບັນລຸຜົນກະທົບຂອງຄວາມເຢັນຫຼາຍກວ່າເກົ່າ.

ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໂດຍການບິດສີ່ສາຍໂລຫະປະສົມ nickel titanium ຮ່ວມກັນ, ອຸນຫະພູມສູງສຸດຫຼຸດລົງຫຼັງຈາກ untwisting ສາມາດບັນລຸ 20.8 ອົງສາເຊນຊຽດ, ແລະການຫຼຸດລົງຂອງອຸນຫະພູມສະເລ່ຍໂດຍທົ່ວໄປສາມາດບັນລຸ 18.2 ອົງສາເຊນຊຽດ. ນີ້ແມ່ນສູງກວ່າເລັກນ້ອຍຂອງຄວາມເຢັນ 17.0 ອົງສາເຊນຊຽດທີ່ບັນລຸໄດ້ໂດຍໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີ 'ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຄວາມຮ້ອນ'. ວົງຈອນເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຫນຶ່ງໃຊ້ເວລາພຽງແຕ່ປະມານ 30 ວິນາທີ, "Liu Zunfeng ເວົ້າ.

ເຕັກໂນໂລຢີໃຫມ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນຕູ້ເຢັນໃນອະນາຄົດ

ອີງ​ຕາມ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ "ເຄື່ອງ​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ດ້ວຍ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ແບບ​ບິດ​ເບືອນ", ນັກ​ຄົ້ນ​ຄວ້າ​ໄດ້​ສ້າງ​ແບບ​ຈໍາ​ລອງ​ຕູ້​ເຢັນ​ທີ່​ສາ​ມາດ​ເຮັດ​ໃຫ້​ຄວາມ​ເຢັນ​ນ​້​ໍ​າ​ໄຫຼ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ສາມສາຍໂລຫະປະສົມ nickel titanium ເປັນວັດສະດຸເຮັດຄວາມເຢັນ, rotating 0.87 ຮອບຕໍ່ຊັງຕີແມັດເພື່ອບັນລຸຄວາມເຢັນຂອງ 7.7 ອົງສາເຊນຊຽດ.

ການຄົ້ນພົບນີ້ຍັງມີອີກຫຼາຍທາງທີ່ຈະໄປກ່ອນການເຮັດທຸລະກິດຂອງ 'ຕູ້ເຢັນຄວາມຮ້ອນບິດ', ມີທັງໂອກາດແລະສິ່ງທ້າທາຍ, "Ray Bowman ກ່າວ. Liu Zunfeng ເຊື່ອ​ວ່າ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ໃຫມ່​ທີ່​ຄົ້ນ​ພົບ​ໃນ​ການ​ສຶກ​ສາ​ນີ້​ໄດ້​ຂະ​ຫຍາຍ​ຂະ​ແຫນງ​ການ​ໃຫມ່​ໃນ​ພາກ​ສະ​ຫນາມ​ເຮັດ​ຄວາມ​ເຢັນ​ໄດ້​. ມັນຈະສະຫນອງວິທີການໃຫມ່ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກພະລັງງານໃນພາກສະຫນາມເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນ.

ປະກົດການພິເສດອີກອັນໜຶ່ງໃນ “ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນແບບບິດເບືອນ” ແມ່ນວ່າສ່ວນຕ່າງໆຂອງເສັ້ນໄຍສະແດງອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງເກີດມາຈາກການແຜ່ກະຈາຍຂອງ helix ເປັນໄລຍະທີ່ເກີດຈາກການບິດເສັ້ນໃຍໄປຕາມທິດທາງຂອງເສັ້ນໄຍ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເຄືອບດ້ານຂອງສາຍໂລຫະປະສົມ nickel titanium ດ້ວຍການເຄືອບ Thermochromism ເພື່ອເຮັດໃຫ້ "ຄວາມເຢັນ tosional" ເສັ້ນໄຍປ່ຽນສີ. ໃນ​ລະ​ຫວ່າງ​ການ​ຂະ​ບວນ​ການ​ບິດ​ແລະ untwisting​, ເສັ້ນ​ໄຍ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ສີ​ທີ່​ປ່ຽນ​ແປງ​ໄດ້​. ມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນປະເພດໃຫມ່ຂອງອົງປະກອບການຮັບຮູ້ສໍາລັບການວັດແທກທາງໄກ optical ບິດເສັ້ນໄຍ. ຕົວຢ່າງ, ໂດຍການສັງເກດການປ່ຽນສີດ້ວຍຕາເປົ່າ, ຄົນເຮົາສາມາດຮູ້ວ່າການປະຕິວັດອຸປະກອນດັ່ງກ່າວໄດ້ເຮັດໃນໄລຍະໄກເທົ່າໃດ, ເຊິ່ງເປັນເຊັນເຊີທີ່ງ່າຍດາຍຫຼາຍ. "Liu Zunfeng ກ່າວ​ວ່າ​ໂດຍ​ອີງ​ໃສ່​ຫຼັກ​ການ "ເຮັດ​ໃຫ້​ຄວາມ​ເຢັນ torsional​"​, ບາງ​ເສັ້ນ​ໄຍ​ຍັງ​ສາ​ມາດ​ນໍາ​ໃຊ້​ສໍາ​ລັບ​ຜ້າ​ປ່ຽນ​ສີ​ອັດ​ສະ​ລິ​ຍະ​.