Производство одежды из материалов с солнечными батареями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Производство одежды из материалов с солнечными батареями

Маханова Г.М.¹, Бакирова Л.Ш.², Муратбай А.Ж.³

(Республика Казахстан)

МахановаГульмираМукатовна - магистр, старший преподаватель;

²Бакирова ЛяйляШораевна - магистр, старший преподаватель;

³Муратбай АкмаралЖаксыбайкызы - студент,

кафедра профессионального обучения, социально-гуманитарный факультет,

Казахский государственный женский педагогический университет,

г. Алматы, Республика Казахстан

Аннотация

каждый день мы пользуемся различными планшетами, смартфонами, гаджетами которые необходимо заряжать, что делает устройства не такими уж и мобильными, если бы мы положили смартфон в карман -- и он начал заряжаться. В будущем такое вполне возможно благодаря группе ученых, которые создали самые тонкие и в то же время эластичные солнечные батареи, из которых можно будет создавать одежду со вшитыми солнечными батарейками. Сконструировать куртки и штаны с подогревом или охлаждением, которые будут необходимы в одежде военных, шахтеров, спортсменов. Также на детские куртки нашить светящиеся эмблемы, которые будут в темное время суток светиться. Конструировать одежду, в которой будет «зимой - тепло, летом - прохладно, в темноте - светло».

Abstract

Manufacture of clothing from materialswith solar panels

Makhanova G.M.¹, Bakirova L.Sh.², Muratbay A.Zh.³

(Republic of Kazakhstan)

MakhanovaGulmiraMukatovna - Master, SeniorLecturer;

²Bakirova LyailyaSharaivna - Master, SeniorLecturer;

³Muratbay AkmaralZhaksybaykyzy - Student,

DEPARTMENT OF VOCATIONAL TRAINING, FACULTY OF SOCIAL SCIENCES AND HUMANITIES, KAZAKH STATE WOMEN'S PEDAGOGICAL UNIVERSITY, ALMATY, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN

every day we use a variety of tablets, smartphones, gadgets that need to be charged, which makes the device not so mobile, if we put the smartphone in our pocket-and it started charging. In the future, this is quite possible thanks to a group of scientists who have created the thinnest and at the same time elastic solar panels, from which you can create clothes with sewn solar panels. Design jackets and pants with heating or cooling, which will be necessary in clothes of military, miners, athletes. Also, on baby jacket to sew a glowing emblem, which will be in the dark to glow. To design clothes in which it will be "warm in Winter, cool in summer, light in the dark".

Keywords: material, sun, energy, application, filaments, gathering, clothing, idea, rays, fabrics, fibers.

«Истинная и законная цель всех наук состоит в том, чтобы наделять жизнь человеческую новыми изобретениями и богатствами» - Ф. Бэкон. Что использует человечество для обогрева домов, для питания электросетей и функционирования транспорта? Нефть, ядерные реакторы, топливо, гидроэлектростанции. Однако каждый день Земля получает массу солнечного света -- практически неиссякаемой энергии, которую только нужно взять и использовать. Солнечные батареи уже существуют, однако не набрали значительной популярности. Человечество только- только начало задумываться о влиянии на экологию и природу, и возможно, мы входим в электрическую эпоху, полностью зависимую от солнечной энергии и энергии мирного атома. Без выхлопов, без парникового эффекта, без тонн мусора.

Солнечная энергия - является основой жизни, так как в значительной мере управляет климатом и погодой. Является источником энергии ветра, воды, биомассы, а также причиной образования торфа, бурого и каменного угля, нефти и природного газа. Количество солнечной энергии, которую поглощает земля очень большое. За один час дает больше энергии, чем весь мир использовал за целый год. В 1897 году Франк Шуман, американский изобретатель, построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, принцип работы которого заключался в том, что солнечный свет отражался на квадратных контейнерах, заполненных эфиром, температура кипения которого меньше, чем воды. Внутри до контейнеров были пригнаны черные трубы, которые приводили в движение паровой двигатель. В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company, которая должна была строить большие установки на солнечной энергии. Вместе со своим техническим советником А.С.Э. Аккерманом и британским физиком Чарльзом Бойзом, Шуман разработал улучшенную систему, использовав систему зеркал, которые отражали солнечные лучи на коробки солнечных коллекторов, повышая эффективность нагрева до уровня, когда можно было вместо эфира использовать воду. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, который работал на воде под низким давлением. Это дало ему возможность в 1912 году запатентовать целую систему с солнечным двигателем [1].

Под термином «Солнечная батарея» подразумевается несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) -- полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Люди стали задумываться о применении солнечной энергии еще в древности. По легенде, греческий ученый Архимед сжег неприятельский флот, осадивший родной город Сиракузы, с помощью системы зажигательных зеркал. Также известно, что около 3000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду. Однако больше всего людей привлекали опыты с зеркалами и увеличительными стеклами. Когда наука освободилась от религиозных суеверий, наука пошла вперед семимильными шагами. Первые солнечные нагреватели появились во Франции. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 метров. Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной крышкой, однако вода, налитая в приспособление, нагревалась солнцем до 88°С. В 1774 году великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит - за минуту. Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию в механическую, были построены во Франции. В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор - аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил [1].

Применение солнечных батарей ширится день ото дня. Например: Солнечный водонагреватель -- разновидность солнечного коллектора. Предназначенный для производства горячей воды путём поглощения солнечного излучения, преобразования его в тепло, аккумуляции и передачи потребителю. При приготовлении еды, можно использовать солнечную печь. В сельском хозяйстве и растениеводстве. Существуют автомобили на солнечных батареях (все водители будут счастливы, если авто будет питаться только на энергии солнечных батарей). Во Франции дорогу для авто вымостили солнечными батареями. Недавно один из самолетов на солнечной энергии от компании Bye Aerospace совершил первый успешный полет. Солнечные фотоэлектрические преобразователи в последние годы все чаще используются для уличного освещения. Телефонная будка на солнечных батареях в Австралии. Существует холодильник без электричества, рюкзак с интегрированной солнечной зарядной панелью, обувь считающая шаги с подогревом.

Команда ученых Университета штата Мичиган разработала новый тип солнечного концентратора, который при наложении на поверхность оконного стекла производит солнечную энергию. При этом стекло сохраняет прозрачность, прозрачный концентратор солнечной энергии. Так называемый прозрачный люминесцентный солнечный концентратор можно использовать нафасадах зданий, экранах сотовых телефонов и любых других устройств, обладающих прозрачной плоской поверхностью. Главной особенностью материала авторы называют прозрачность.

Также солнечные батареи можно применять везде, где нет возможности воспользоваться обычной электросетью. Имея солнечную батарею, вы без проблем сможете зарядить телефон, фонарь, МР3, CD и DVD плееры, GPS, цифровые фото и видео камеры, ноутбуки, калькуляторы и другие мобильные электрические устройства. Фотоэлектричество в сельских районах находит самое широкое применение: зарядка и освещение электрических изгородей, вентиляция, освещение и кондиционирование воздуха в теплицах и парниках, особенно в удаленные районы.

Куда девать отработанные аккумуляторы от электромобилей? Ниссан собирается применить отработанные батареи электромобилей для уличного освещения. Отжившие свое батареи от электромобилей можно повторно использовать в фонарных столбах. Небольшая солнечная панель поможет батарее накапливать электричество на протяжении светового дня, а вечером, когда на дорогах станет темно, батарея сможет достаточно долго подпитывать энергией светодиодные лампы, которыми оборудованы фонарные столбы.

Компания Tommy Hilfiger выпустила куртки со встроенными солнечными панелями. Владелец такой куртки полностью заряженной куртки можно зарядить свои смартфоны целых четыре раза. Несколько квадратных метров солнечных батарей вполне могут решить энергетические проблемы небольшого поселка. В некоторых странах давно действуют солнечные электростанции.

На сегодняшний день уже разрабатываются проекты строительства солнечных электростанций за пределами атмосферы - там, где солнечные лучи не теряют своей энергии. Уловленное на земной орбите излучение предлагается переводить в другой тип энергии - микроволны - и затем уже отправлять на Землю. Все это звучит фантастично, однако современная технология позволяет осуществить такой проект в самом близком будущем.

У полупроводниковых солнечных батарей есть важное достоинство - долговечность, экологическая чистота. Использование энергии от солнечных батарей выгодно не только из-за дешевизны, но и тем, что они не вредят окружающей среде. Уход за ними не требует особенно больших знаний. Поэтому солнечные батареи становятся более популярными в промышленности и быту.

1. Американская компания mPower Technology разработала тонкую, гибкую и лёгкую солнечную батарею, которой можно легко облепить, например, дрон или какой-нибудь гаджет, существенно повысив функциональность любой поверхности. Разработка называется «Dragon SCALE» (Чешуя дракона), так как её внешний вид действительно больше напоминает чешую, нежели солнечную панель. Разработчики сообщают, что их панели гибкие и тонкие как бумага, а их изготовление обходится существенно дешевле, чем производство обычных солнечных батарей, сама же технология производства позволяет делать более надёжные и эффективные по сравнению с другими современными аналогами элементы. Сгибать обычные кремниевые солнечные батареи нельзя, ведь они сразу ломаются, «чешуя» же лишена этого недостатка, поэтому мы в скором времени сможем изменить рынок солнечной электроэнергии, -- считает Мурат Окандан, глава mPower Technology. Разработчики уверены, что свойства их разработки позволят по-новому взглянуть на применение солнечных батарей. Действительно, когда «драконья чешуя» появится в продаже, ей можно будет оборачивать даже водосточные трубы, распорки или даже столбы и деревья, превращая их в солнечные панели, а листок побольше можно приклеить на крышу автомобиля, сделав его более экологичным, энергонезависимым и современным [2].

2. Разработка японских ученых из Riken-Toray Industries Inc. представляет собой по сути обычные солнечные панели, за тем лишь исключением, что их толщина составляет 3 микрометра, они спокойно переносят растяжение и сжатие, могут без проблем крепиться на ткань и любую другую поверхность, а также выдерживают температуру до 100 градусов Цельсии. Эффективность преобразования энергии составляет примерно 10%, что гораздо выше, чем у любого аналогичного устройства, имеющегося на рынке. По словам одного из авторов проекта ТакаоСомия, их солнечные батареи имеют низкую себестоимость, и разработчики ожидают «высокий спрос на эту технологию» [2].

Японская компания Spheral Power продемонстрировала образцы электрогенерирующей ткани с интегрированными сферическими фотоэлементами. Ткань создана на основе ранее разработанных компанией сферических фотоэлементов. Они представляют собой напоминающие бисер бусины диаметром около 1,2 миллиметров. Каждая из бусин производит в солнечный день порядка 0,2 милливатт энергии. В отличие от плоских панелей, эффективность сферических фотоэлементов практически не зависит от угла, под которым на них падает свет. Электрогенерирующие бусины вплетаются в ткань и соединяются при помощи микроскопических проводов друг с другом и с батарейным отсеком. Энергии нескольких сотен таких бусин, как видно на фотографии, достаточно для питания светодиода. Ранее компания демонстрировала другие продукты, созданные на базе сферических фотоэлементов, например, гибкие полупрозрачные панели, предназначенные для использования на окнах и настольные лампы. По словам исследователей, оконные занавески и покрытия купольной формы, изготовленные из текстиля с солнечными батареями, смогут непосредственно поглощать в дневное время солнечный свет, благодаря гибким свойствам ткани и сферической форме мизерных батарей [3].

Недавно другая группа инженеров представила новый тип фотоэлементов, которые также могут использоваться для создания электрогенерирующих тканей. Они представляют из себя оптические кремниевые волокна, имеющие на срезе три полупроводниковые зоны. Применение таких структур позволит в скором времени увидеть людей, заряжающих свои электронные устройства от своих свитеров и штанов. Новая технология является результатом поисков группы исследователей из Центра промышленных технологий в префектуре Фукуи и производителя солнечных батарей в городе Киото.

Прежде чем начать шить, необходимо во -первых, создать эскиз модели которую будем шить - этот этап называется художественным моделированием. Во -вторых, надо сделать расчет и чертеж базовой конструкции - этот этап называется - конструированием. И в-третьих, - приступаем к шитью - т.е. к технологическому этапу. Первую часть работы выполняют художники модельеры - дизайнеры. Вторую часть работы выполняют конструкторы, закройщики. И третью часть технологи. И те, и другие обязаны хорошо знать и понимать работу коллег, потому что труд модельеров, конструкторов и технологов взаимосвязан и равно важен для результата общей работы [4].

Инновации в производстве одежды. Основные направления внедрения ИТ- технологий в швейной промышленности -- автоматизированное проектирование моделей одежды и автоматизированный раскрой. Последнее время активно используются САПР (система автоматизированного проектирования, CAD) -- программа, создающая базовые и модельные конструкции, их лекала. Позволяет создавать градацию по размерам, составляет схему эффективной схемы раскладки лекал на материале, создаёт 3D-модель, помогает специалистам-технологам составить технологическую документацию. Следующие автоматизированные устройства упрощают составление лекал и раскрой:

Фотодигитайзер -- устройство, позволяющее преобразовывать бумажные лекала в электронный вид.

Бодисканер -- устройство для сканирования фигуры человека для дальнейшего составления 3D-модели. В сочетании с САПР позволит составить лекала по индивидуальным меркам. Автоматизированный раскройный комплекс -- устройство, осуществляющее автоматический раскрой материала (ткани, кожи) при помощи лазера или роликового ножа по заданной программе.

В производстве трикотажной одежды используются программируемые вязальные машины, облегчающие задачу конструктора-модельера и позволяющие создавать более сложные рисунки- переплетения. Постоянно совершенствуется и смежная область -- ткацкое производство, осваивая новые натуральные волокна (бамбук, крапива), совершенствующая состав тканей (смешение натуральных и синтетических волокон позволяет добиться интересной фактуры ткани, повысить прочность, истираемость, эластичность ткани), разрабатывает новые составы для обработки ткани (несминаемость, стойкость к загрязнениям и влаге) [5].

С незапамятных времён одежда ведёт свою историю. Что заставило людей придумать одежду - холод, желание себя украсить, стыд, или всё это вместе - наверное, мы не узнаем уже никогда. Но как бы там ни было, самой первой одеждой наших предков были не шкуры, а сплетённые между собой перья и листья. Несколько позже из рыбьей кости были изготовлены первые швейные иглы. А распространившийся из Индии хлопок дал толчок развитию тканевой индустрии. Как и в наши дни, законодателями древней европейской моды являлись жители Апеннинского полуострова. И хотя простые люди довольствовались там одной-двумя туниками, зато государственные мужи носили тогу -- кусок шикарной дорогостоящей материи, обёрнутый вокруг тела. Даже в те далёкие времена римляне в своём гардеробе уже имели бюстгальтеры [6].

У каждого из нас есть планшет, смартфон, гаджеты которые необходимо заряжать, что делает устройства не такими уж и мобильными. Было бы здорово, если бы мы лишь положили смартфон в карман -- и он начал бы заряжаться. В будущем такое вполне возможно благодаря ученым из Токио, которые создали самые тонкие и в то же время эластичные солнечные батареи. Помимо создания «зарядных устройств из одежды», элементы питания можно использовать и для других нужд. Например, закрепить на палатке, что обеспечит пользователей электроэнергией на природе вдали от цивилизации. Можно сконструировать куртки и штаны с подогревом или охлаждением. Так же в темное время суток - на куртки нашить светящиеся эмблемы.

Создавать одежду со вшитыми солнечными батарейками, которые необходимы в одежде военных, шахтеров, спортсменов. Которая будет помогать людям в нужные моменты жизни, одежда в которой будет «Зимой - тепло, летом - прохладно, в темноте - светло».

Список литературы /References

1. Солнечная батарея - Википедия. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_батарея/ (дата обращения: 19.02.2019).

2. Ермоленко А. Новая разработка американских учёных -- гибкая и тонкая солнечная батарея, под названием Чешуя Дракона. [Электронный ресурс]. Режим доступа:Командир - comandir.com/.../51572-novaya-razrabotka-amerikanskix-uchyonyx-gibkaya-i-tonka/ (дата обращения: 12.02.2017).

3. Японцы продемонстрировали электрогенерирующую ткань, 11 декабря 2012.[Электронный ресурс]:Lenta.ru - наука и техника. Режим доступа: https://lenta.ru/news/2012/12/11/spherulefabrich/(дата обращения: .

4. Rakhmetova N.B., Abdigapbarova U.M., Smanova A.S. Scientific basis of the formation of students' interest in the labor. Мальта, Италия 2014. 70-78 бб. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.flip.kz/descript?cat=people&id=97391/ (дата обращения: 19.02.2019).

5. Радченко И.А. Основы конструирования женской одежды: Учебное пособие для нач. [Электронный ресурс]: Проф. образования, Ч. 1. / М. Академия, 2006. Режим доступа: academia-moscow.ru/ftp_share/_books/fragments/fragment_21908.pdf/ (дата обращения: 19.02.2019).

6. НуржасароваМ.Киімдайындаутехнологиясы (Сэнгер-курастырушыларгаарналган). [Электронный ресурс]: [Мзтін]: Оку куралы / М. Нуржасарова, К. Кучарбаева, А. Рустемова. Астана: Фолиант, 2011. 288 б. 687(075.32)Н87 Режим доступа: https://kazcontract.kz/tenders/info/22406647/(дата обращения: 19.02.2019).

Список литературы на английском языке /References in English

1. Solar battery - Wikipedia. [Electronic resource]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_батарея/ (date of acces: 19.02.3019).

2. YermolenkoА. А new development by American scientists -- flexible and thin solar

battery called Dragon Scales. [Electronic resource]. URL:Commander -

comandir.com/.../51572-novaya-razrabotka-amerikanskix-uchyonyx-gibkaya-i-tonka ahhh!./ (date of acces: 19.02.3019).

3. Japanese demonstrated electrogenerating tissue, December 11, 2012. [Electronic

resource]:Lenta.ru-scienceandtechnology.

URL: https://lenta.ru/news/2012/12/11/spherulefabrich/ (date of acces: 19.02.3019).

4. Rakhmetova N.B., Abdigapbarova U.M., SmanovaA.S. Scientific basis of the formation of students' interest in the labor. Maльта, Италия 2014. 70-78 бб. [Electronic resource]. URL: https://www.flip.kz/descript?cat=people&id=97391/ (date of acces: 19.02.3019).

5. Radchenko I.Ehe Basics of designing women's clothing: a textbook for the beginning. [Electronic resource]: Prof. Education, Part 1 / M; Academy, 2006. URL: academia- moscow.ru/ftp_share/_books/fragments/fragment_21908.pdf/ (date of acces: 19.02.3019).

6. Nurzhasarova M. Technology of making clothes [text]: textbook / Nurzhasarova M., KucherbaevК.,RustemovaА. [Electronic resource]: S. read More... Astana: Foliant, 2011. 288 б. 687(075.32)Н87URL: https://kazcontract.kz/tenders/info/22406647 /(date of acces: 19.02.3019).

Размещено на Allbest.ru