广告

相变材料如何保持咖啡的温度

新型植物基材料可无限次吸收和释放热量——不仅可用于饮料,还可用于为婴儿保温和为士兵降温。

作者:Gemma Tarlach
Google NewsGoogle News Preferred Source
这看起来像一个普通的通勤咖啡杯,但里面是采用蔬菜制成的创新线圈。PureTemp

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

温吞的咖啡。在人生的宏大图景中,这不过是件小麻烦,但这种可持续、无毒的材料,既能为婴儿保暖,又能为士兵降温,现在还能确保您的卡布奇诺数小时内保持最佳饮用温度。

广告

PureTemp是明尼苏达州Entropy Solutions公司开发的一项技术,该技术将植物油转化为相变材料(PCM),能够数小时内将温度保持在零下40至300摄氏度之间。相变材料的存在比我们人类还要早:水在32华氏度(0摄氏度)的相变点从固态转变为液态是最明显的例子。因此,我们采访了PureTemp首席化学官William “Rusty” Sutterlin,请他解释这种新颖的“热”相变技术有什么酷之处。

关于油的故事

PureTemp技术涉及提纯各种植物油,然后分离出其中的不同化合物。Sutterlin表示,每种化合物自然会在不同的特定温度下熔化或凝固,并且可以根据所需的相变点,作为特定应用的基材。

“想象一下花生酱,”Sutterlin解释道,他早上刚刚搅拌了一罐粘稠的花生酱——不是为了PureTemp应用,而是为了三明治。“它是由花生油制成的,但这种油由不同的化合物组成,其中一些在室温下是液体,一些在室温下是固体。”

也存在其他人造相变材料,但大多数是石油基或矿物基的,具有不同程度的毒性,或者是以水为基的,温度范围更有限。PureTemp的独到之处在于其材料是可生物降解且无毒的。PureTemp材料还具有更广泛的潜在相变温度和封装尺寸:例如,其咖啡杯内部有一个刚性的PCM核心,可以放在手掌中,而毯子和服装则将该材料用于薄而柔韧的片材或微胶囊袋中。

不朽的阶段

相变材料比其他热源或冷源具有一个优势:一种不朽性。“材料的组成、潜热容量或相变点永远不会改变,”Sutterlin说。“想象一下:在水变质之前,你能冻结、融化、再冻结多少次?答案是无限的。”

具体而言

与水的固定固液相变点32华氏度(0摄氏度)不同,人造相变材料的相变点因其分子组成而异。但它们吸收和释放潜热的原理与冰融化(储存热量)和重新冻结(释放热量)相同。

“一旦我们让某物凝固,就会产生大量能量可以利用,”Sutterlin说。

PureTemp咖啡杯的内部PCM核心的相变点设定在140华氏度(约60摄氏度),这被认为是最佳饮用温度。然而,咖啡通常在190至200华氏度(约88至93摄氏度)冲泡。

“你冲泡咖啡,然后倒入PureTemp咖啡杯,”Sutterlin解释道。“内部核心的PCM会融化,从咖啡中吸收热能。”

广告

它需要一两分钟才能达到最佳饮用温度——以及PCM的相变点。当咖啡冷却到140华氏度(约60摄氏度)以下时,PCM会再次开始凝固,将储存的热量释放回咖啡中,从而保持完美的饮用温度。

不止于此

除了让美国咖啡饮用者满意之外,PureTemp开发的相变材料还被用于更重要的领域,包括Embrace婴儿保温器;在阿富汗为人类和军犬防止过热的Cool Vest;以及安全运输药品、血液和疫苗的Greenbox。为此干杯。

广告

[本文最初以“永远冷热交替”的标题刊登在纸媒上。]

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章