ابداع روشی نوین برای خنک کردن وسایل الکترونیکی در خلاء

گروهی از دانشمندان به سرپرستی پروفسور پاتریک هاپکینز در دانشگاه ویرجینیا، در حال توسعه یک پرتوی انجمادی پلاسما هستند که برای مهندسینی که به دنبال راه‌هایی برای خنک کردن وسایل الکترونیکی در خلاء فضا هستند، جالب خواهد بود.

به گزارش تکناک، پیشرفتی جدید در فیزیک پلاسما در ارسال پرتوهای انجمادی عملی آنقدر امیدوارکننده است که نیروی هوایی ایالات متحده به آزمایش ها و شبیه سازی پروفسور هاپکینز در آزمایشگاه مهندسی حرارتی ExSiTE ، 750000 دلار آمریکا برای یک پروژه سه ساله برای توسعه این فناوری با پتانسیل کامل آن اعطا کرده است. شرکت پروفسور هاپکینز یک نمونه اولیه خواهد ساخت.

به طور معمول ایده استفاده از پلاسما برای خنک کردن چیزها به اندازه استفاده از یخ منطقی به نظر می رسد. پلاسماها گازهای یونیزه ای هستند که می توانند به دمایی چند برابر خورشید برسند، اما قابلیت های شگفت انگیزی نیز دارند.

یکی از این موارد این است که با وجود دماهای بالا، وقتی پلاسما برای اولین بار تولید می‌شود، می‌تواند با مواد دیگر برای ایجاد یک اثر خنک‌کننده تعامل داشته باشد. شار انرژی یک پلاسمای پالسی با سطح هدف از نظر فیزیکی، شیمیایی و الکترومغناطیسی برهمکنش می‌کند و اثری ایجاد می‌کند که آب و مولکول‌های دی اکسید کربن جذب شده در سطح را تبخیر می‌کند. این پالس، انرژی را می گیرد و به سرعت سطح را ده ها درجه خنک می کند. پالس پلاسما از خنثی کردن اثر خنک کننده جلوگیری می کند.

هاپکینز گفت: وقتی پلاسما را روشن کردیم، ‌توانستیم فوراً دما را در جایی که پلاسما برخورد می‌کند، اندازه‌گیری کنیم، سپس ‌توانستیم ببینیم سطح چگونه تغییر کرده است. ما دیدیم که ابتدا سطح سرد شده، سپس گرم می‌شود.

وی ادامه داد: ما فقط در مورد اینکه چرا این اتفاق می‌افتد متحیر بودیم، زیرا بارها و بارها این اتفاق ‌افتاد. هیچ اطلاعاتی برای ما وجود نداشت که بتوانیم از آن استفاده کنیم زیرا هیچ یک از تحقیقات قبلی قادر به اندازه‌گیری تغییر دما با دقتی نبوده است که درحال حاضر ما داریم. تاکنون هیچ کس نتوانسته این کار را به این سرعت انجام دهد.

سازمان نیروی هوایی و نیروی فضایی ایالات متحده به دلیل وجود مشکلاتی درمورد خنک کننده های الکترونیک در فضا یا در ارتفاعات بالا به این فناوری علاقه مند هستند. روش معمول خنک‌سازی، گردش سیالی مانند آب یا هوا در اطراف اجزا است، اما در جایی که هوا وجود ندارد و مطمئناً آب هم وجود ندارد، این امکان وجود ندارد. با این روش جدید قطعات الکترونیکی روی صفحه خنک کننده فلزی قرار می گیرند که گرما را به رادیاتورها هدایت می کند.

از آنجایی که این پرتو حجیم و ناکارآمد است، امید است که اشعه انجماد هوکینز جایگزینی برای آن باشد. ایده اصلی توسعه یک بازوی رباتیک با حسگرهایی است که می تواند نقاط داغ مدار را صفر کند و آنها را با شدت سرما از بین ببرد.

البته هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد. در حال حاضر این فرآیند از دستگاه های قرض گرفته شده از نیروی دریایی ایالات متحده و هلیوم به عنوان محیط پلاسما استفاده می کند. گام بعدی تولید نمونه اولیه فشرده تر و سبک تر در حین کاوش در گازهای دیگر است که ممکن است موثرتر باشند.

این تحقیق در مجله Nature Communications و ACS Nano منتشر شده است.