Kada je električno vozilo parkirano napolju, njegova temperatura može da varira od dana do noći i od sezone do sezone, što može dovesti do propadanja baterije. Da bi ublažili ove fluktuacije i produžili životni vek baterije, istraživači su dizajnirali termalni ogrtač za sve sezone koji može da ohladi električno vozilo za 8°C tokom vrelog dana i zagreje ga za 6,8°C noću. Plašt, napravljen pretežno od silicijum dioksida i aluminijuma, može to učiniti pasivno bez spoljnog unosa energije i radi bez ikakvih modifikacija između toplog ili hladnog vremena. Ovaj prototip je opisan 11. jula u novopokrenutom Deviceu, aplikacijski orijentisanom sestrinskom časopisu Matter, Joule i Cell.
„Termalni ogrtač je poput odeće za vozila, zgrade, svemirske letelice ili čak vanzemaljska staništa da bi se leti ohladila i zimi zagrejala“, kaže stariji autor Kehang Cui, naučnik o materijalima na Šangajskom univerzitetu Jiao Tong.
Da bi ublažio prirodne fluktuacije temperature, ogrtač izoluje automobil – ili bilo koji drugi predmet ispod njega – od okolnog okruženja. Plašt ima dve komponente: spoljašnji sloj koji efikasno reflektuje sunčevu svetlost i unutrašnji sloj koji zadržava toplotu unutra. Kakva god toplota koju spoljašnji sloj apsorbuje, emituje se na takav način da se može lako raspršiti u svemir. Ovaj dizajn mu je doneo ime Janus termalni ogrtač, inspirisan dvoličnim rimskim bogom Janusom.
„Plašt funkcioniše u osnovi na isti način na koji se zemlja hladi, kroz radijaciono hlađenje“, kaže Cui. „Zemlja je prekrivena atmosferom, a atmosfera je providna za određeni opseg elektromagnetne energije koju zračimo.
Iako je ovaj proces poželjan tokom leta, on bi učinio automobil hladnijim tokom zimskih meseci. „Morate da razvijete nešto što može da se uključi i isključi samo bez spoljnog unosa energije, a to je izuzetno teško“, kaže Cui.
Cui i njegov tim dizajnirali su ogrtač da se automatski suprotstave ovom efektu zimi. Plašt koristi efekat koji se naziva „recikliranje fotona“ – u suštini, svaka energija koja je zarobljena ispod ogrtača će se odbijati napred-nazad između automobila i ogrtača, a ne pobeći u spoljašnju okolinu.
Da bi procenili performanse termalnog ogrtača, istraživači su sproveli testove na električnim vozilima parkiranim napolju u tipičnim ambijentalnim uslovima u Šangaju. Dok je temperatura u kabini nepokrivenog automobila dostigla 50,5°C sredinom dana, kabina automobila prekrivenog plaštem dostigla je 22,8°C—27,7°C niže od nepokrivenog automobila i 7,8°C niže od temperature napolju. U ponoć, pokriveni automobil je ostao 6,8°C viša od spoljne temperature, nikada se nije spuštala ispod 0°C.
„Ovo je prvi put da smo tokom zimskih noći mogli da postignemo zagrevanje iznad temperature okoline za skoro 7°C“, kaže Cui. „Ovo je takođe pomalo iznenađujuće za nas – nema unosa energije ili sunca i još uvek možemo da se zagrejemo.“
Spoljna komponenta ogrtača je napravljena od tankih vlakana silicijum dioksida koji su zatim obloženi ljuspicama heksagonalnog bor nitrida, keramičkog materijala sličnog grafitu koji poboljšava sunčevu refleksiju vlakana. Ova vlakna se zatim upletu i utkaju u tkaninu i prilepe na unutrašnji sloj koji je napravljen od legure aluminijuma.
Tim je namenski dizajnirao plašt kako bi olakšao povećanje proizvodnje u budućnosti. Na primer, korišćenje tanjih vlakana od silicijum dioksida povećalo bi reflektivnost sunca, ali bi bila slabija i ne bi se mogla proizvoditi već dostupnim tehnikama proizvodnje velikog obima, na industrijskom nivou. Pored toga, korišćeni materijali, uključujući aluminijum, silicijum dioksid i bor nitrid, su jeftini i čine plašt laganim, izdržljivim i otpornim na vatru.
