خنک سازی با پلاسما تنها چند میکروثانیه طول میکشد، ولی هاپکینز تصور می کند که روزی در آینده یک بازوی رباتیک برروی یک فضاپیما بتواند به سرعت قطعات الکترونیکی داغ شده را خنک کرده و قبل از آنکه بیش از حد داغ شوند، آنها را خنک کند.
به گزارش خبرآنلاین، خنک نگاه داشتن وسایل الکترونیکی در ارتفاعات بالا و خارج از جو، کار سختی است، ولی محققان در آستانه کشف یک راه حل برای این مشکل هستند.
زمانی که به کلمه "پلاسما" فکر می کنید، طبیعتا دما های بسیار بالایی به ذهنتان خطور می کند. طبیعتا پلاسما که سوپی از الکترون های آزاد است که به ستارگان و احتمالا راکتور های همجوشی آینده بشر نیرو می دهد.
در نتیجه این واقعا تعجب آور است که دانشمندان دانشگاه ویرجینیا در حال استفاده از پلاسما برای ساخت یک اشعه منجمدکننده هستند. حالا این اختراع، حسابی توجه نیروی هوایی آمریکا (United States Air Force) را به خود جلب کرده.
پروفسور پاتریک هاپکینز در این رابطه گفته: «شما در فضا هستید؛ جایی که خلا حکمفرماست. یا در اتمسفر بالایی زمین هستید، جایی که هوای بسیار کمی وجود دارد که خنک شود. در این شرایط وسایل الکترونیکی شما داغ و داغ تر میشوند و چه کار میتوانید بکنید؟ شما نمی توانید محموله بزرگی از مایع خنک کننده را همراهتان ببرید؛ چون وزن زیادی خواهد داشت. پس راه چاره چیست؟»
سرمایه گذاری نیروی هوایی آمریکا
ایده مطرح شده برای حل این مشکل باعث شده تا نیروی هوایی آمریکا ، بودجه ای ۷۵۰ هزار دلاری را دراختیار آزمایشگاه هاپکینز (برای آزمایش و شبیه سازی در مهندسی حرارتی ExSiTE LAB) قرار دهد و قرار بر این است که در سه سال آتی، از این بودجه برای یافتن راه حلی برای این مشکل با بهره گیری از پلاسما استفاده شود. ولی پلاسما (موادی که خورشید واقعی را تشکیل می‌دهند)، چگونه میتواند به خنک کردن وسایل الکترونیکی کمک کند؟
در حال حاضر، برای خنک کردن وسایل الکترونیکی از صفحات سرد برای هدایت گرما از سیستم های حساس شان استفاده می شود. ولی هاپکینز می گوید که با پیشرفته تر شدن سیستم های الکترونیکی، این روش امکان دارد کافی نباشد. اگرچه خود پلاسما بسیار داغ است، ولی زمانی که به سطوح برخورد می کند، رفتار های ناشناخته ای از خود نشان می دهد و قبل از آنکه سطح را گرم کند، در ابتدا آن را خنک می کند. هاپکینز و تیمش در آزمایش خود، یک پالس بنفش پلاسما را از طریق سوزنی که در یک عایق سرامیکی محصور شده بود به یک صفحه طلا هدایت کردند.
هاپکینز دراین باره گفت: «آنچه من در آن تخصص دارم، اندازه گیری های بسیار سریع و کوچک دماست.» نتایج این آزمایش در اواسط جولای در ژورنال ACS Nano منتشر شد. طبق گفته هاپکینز:« وقتی ما پلاسما را فعال کردیم، توانستیم دما را بلافاصله در منطقه ای که پلاسما با آن برخورد کرده، اندازه‌گیری کنیم و توانستیم ببینیم که سطح چطور تغییر کرد. آنچه مشاهده کردیم این بود که در ابتدا سطح سرد شد و بعد از آن دما بالا رفت.»
ماجرا چیست؟
برای درک اینکه چطور سطح در ابتدا خنک می شود، هاپکینز از چندین میکروسکوپ و تکنیکی به نام "دماسنج نوری با تفکیک زمانی" برای اندازه گیری انعکاس حرارتی استفاده کرد (یعنی اندازه گیری بازتاب نور براساس دمای روی سطح). هاپکینز و اعضای تیمش کشف کردند که انفجار یک لایه بسیار نازک از مولکول های کربن و آب روی سطح صفحه، باعث افت حرارتی اولیه می شوند.
او دراین باره گفت: «هیچ اطلاعاتی دراین باره وجود نداشت که بتوانیم از آن استفاده کنیم. چرا که در هیچ یک از مقالات قبلی توان اندازه‌گیری تغییر دما، با دقتی که ما در حال بررسی اش هستیم، وجود نداشته. پلاسما گونه های جذب شده را جدا کرده و انرژی آزاد می شود و همین باعث خنک شدن سطح می شود.»
خنک سازی با پلاسما تنها چند میکروثانیه طول میکشد، ولی هاپکینز تصور می کند که روزی در آینده یک بازوی رباتیک برروی یک فضا پیما (Spacecraft) بتواند به سرعت قطعات الکترونیکی داغ شده را خنک کرده و قبل از آنکه بیش از حد داغ شوند، آنها را خنک کند. در حال حاضر اعضای این تیم در حال آزمایش کردن گاز ها و مواد دیگری هستند تا بتوانند اثر این شیوه خنک کردن را طولانی‌تر کنند.
- 17
- 4
