گرما برای خنک کردن اشیا به کار گرفته شد
نهایت علم: پژوهشگران موسسه فناوری کارلسروهه(KIT) و دانشگاه تسوکوبا ژاپن با در کنار هم قرار دادن دو لایه نازک آلیاژهای حافظه دار، یک خنک کننده آزمایشی ابداع کردند.
به گزارش نهایت علم به نقل از نیواطلس، یکی از این ورقه ها گرما را به حرکت مکانیکی و دیگری حرکات را به سرمایش مبدل می کند. در حقیقت گرما کاری را انجام می دهد که بطور معمول توسط موتور یا محرک الکتریکی که چرخه خنک کننده را به حرکت در می آورد، به انجام می رسد.
بیشتر یخچال ها و دستگاههای تهویه هوا از سرمایش تراکم بخار استفاده می نمایند. در این تکنیک یک کمپرسور برقی گاز یخچال را فشرده می کند تا فشار و دمای آنرا افزایش دهد. در مرحله بعد مبرد داغ گرما را در محیط پراکنده می کند. در این تکنیک گرما از یخچال، اتاق یا دیگر فضاهایی که در حال خنک شدن هستند، جذب می شود و باردیگر به کمپرسور بر می گردد تا چرخه تکرار شود.
سرمایش حالت جامد روش دیگری را به کار می گیرد. این تکنیک بجای اتکا به یک کمپرسور برای به جریان انداختن مبرد در تغییرات مکرر گاز- مایع، از موادی بهره می گیرد که دمای آن در واکنش به برخی محرک های خارجی رخ می دهد. به عنوان مثال خنک کننده ماژول ترموالکتریک پلتیراز جریان برق برای انتقال گرما در اتصالات نیم رسانا استفاده می نماید. مواد مگنتوکالریک به میدان های مغناطیسی واکنش نشان می دهند، اما مواد الکتروکالریک به میدان های الکتریکی پاسخ می دهند.
از سوی دیگر سرمایش الکتروکالریک هم وجود دارد که در آن سرمایش بوسیله فشار مکانیکی رخ می دهد. برخی آلیاژ های حافظه دار همچون مواد مبتنی بر نیکل- تیتانیوم هنگام کشیده یا فشرده شدن ساختار کریستالی خودرا تغییر می دهد. بارگیری مواد ممکنست به تغییری از یک فاز کریستال جامد به دیگری منجر و بنابراین این پروسه گرما آزاد شود. اگر اجازه داده شود گرما فرار کند و سپس بار حذف شود، یک مرحله معکوس به وجود می آید که گرما را جذب می کند و درنتیجه ماده خنک تر می شود. تکرار این چرخه سبب می شود آلیاژ به یک مبرد حالت جامد تبدیل گردد.
اما یک مشکل نامطلوب دراین خصوص وجود دارد. چیزی باید مدام مبرد را کشیده و آزاد کند. نمونه های اولیه الاستوکالریک فعلی به طور معمول از موتورهای الکترومکانیکی یا محرک های هیدرولیکی برای تولید نیروهای قابل توجه مورد نیاز برای تغییر شکل مکرر آلیاژهای حافظه دار خود استفاده می نمایند. بنابراین، بااینکه خود مبرد جامد است، سیستم خنک کننده هنوز برای کار به یک پیشرانه الکتریکی نیاز دارد.
محققان KIT و دانشگاه تسوکوبا چاره ای ساده عرضه کردند. آنها از یک آلیاژ حافظه دار دیگر برای به کار انداختن آلیاژ اول استفاده کردند. نمونه اولیه ابداعی آنها یک ورقه تیتانیوم-نیکل با ضخامت ۲۲ میکرومتر است که مانند یک محرک عمل و با یک ورقه تیتانیوم-نیکل-آهن به ضخامت ۲۶.۵ میکرومتر کنار هم قرار می گیرد که به عنوان مبرد عمل می کند.
محرک تیتانیوم-نیکل درمعرض گرما منقبض می شود. هنگامیکه گرما وجود نداشته باشد، این ورقه به صورت از پیش تعیین شده خود برمی گردد و مبرد تیتانیوم-نیکل- آهن کشیده می شود.
این کشش به ایجاد یک گذار فاز ناشی از تنش در مبرد و آزاد شدن گرما منجر می شود. بعد از آنکه گرما به یک هیت سینک منتقل شد، محرک خنک و آزاد می شود. بار روی مبرد کم می شود، ساختار کریستالی آن برمی گردد و گرما را جذب و خنک می شود. گرم کردن مجدد محرک، چرخه را از سر می گیرد. بعبارت دیگر، پژوهشگران یک مبرد الاستوکالریک را که باید بارها کشیده و آزاد شود، با یک فلز هوشمند دیگر که می تواند هنگام گرم شدن و سرد شدن این حرکت را فراهم آورد، جفت کرده اند و بصورت مکانیکی این دو ماده را به هم متصل کرده اند.
منبع: نهایت علم
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب