العلم > سائل اصطناعي جديد قد يقلل من الأضرار البيئية لصناعة التبريد

سائل اصطناعي جديد قد يقلل من الأضرار البيئية لصناعة التبريد

اختار محررو المجلة العلمية Nature Communications مقال باحثي التخنيون كواحد من أهم الدراسات في الآونة الأخيرة

الشكل 1 - التدفق التلوي مع عدد كبير من حالات الكثافة المستقرة. أ – رسم بياني لكثافة الضغط للتدفق الفوقي. أولاً (الحالة 1) يكون النظام عند الضغط الجوي والكثافة الاسمية، ثم يزداد الضغط الخارجي المؤثر على السائل وتزداد كثافته (الحالة 2). في هذه المرحلة، يتم تقليل الضغط الخارجي مرة أخرى إلى الضغط الجوي (الحالة 3) ولا يعود النظام إلى حالة الكثافة الاسمية. ويتم التعبير عن هذا الاختلاف في حالة طاقة مختلفة للنظام تسمح بتخزين الطاقة داخله. من أجل حصاد الطاقة المحفوظة، يتم تطبيق ضغط سلبي على النظام (الحالة 4) مما يقلل من كثافة السائل ويسمح في النهاية بالعودة إلى الحالة الأولية (الحالة 1). ب – حالات الطاقة المختلفة للنظام حسب التقليب والضغط الخارجي. ج - وصف تخطيطي للنظام التجريبي الذي يشتمل على جهاز التحكم في الضغط وخزان السائل اللزج وخزان يحتوي على التدفق التلوي.

قام باحثون في كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون بتطوير مجموعة جديدة من السوائل الفوقية - سوائل صناعية ذات خصائص غير موجودة في المواد الطبيعية. أدار البحث طالب الدكتوراه أوفيك بيرتس، البروفيسور أمير جات والبروفيسور سيفي غابلي من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون. تم نشر الدراسة في مجلة Nature Communications، وتم اختيارها الآن من قبل محرري المجلة العلمية أيضًا من الدراسات المهمة أحدث ما نشر فيه.

السوائل الخارقة هي مجموعة فرعية من المواد الخارقة - مواد اصطناعية تظهر خصائص جديدة غير موجودة في المواد الطبيعية، على سبيل المثال "الكتلة السالبة"، وتشتت الضوء، وتخميد الاهتزاز والمرونة المفرطة. في المقال الجديد، يقدم باحثو التخنيون تدفقات وصفية جديدة، إحدى خصائصها الفريدة هي قدرتها على حصد الطاقة بكفاءة من البيئة وتخزينها في الظروف الجوية. ولهذا التطور آثار عملية مختلفة، في المقام الأول إنشاء بديل غير ملوث للمبردات المستخدمة في مكيفات الهواء وأنظمة التبريد الأخرى.

يعتمد أداء أنظمة التبريد - كفاءتها ونطاق عملها وعواقبها البيئية - على الخواص الديناميكية الحرارية لتلك السوائل. لقد طور باحثو التخنيون سوائل ذات خصائص ديناميكية حرارية محسنة، مما يعني أنها ليست فقط أكثر كفاءة ولكنها أيضًا أقل تلويثًا. ويعتمد السائل الذي طوره باحثو التخنيون على كبسولات تحتوي على غاز ومغمورة في سائل آخر. التفاعل بين المكونات الثلاثة للنظام يحدد الخصائص الديناميكية الحرارية للنظام بأكمله - التدفق الفوقي. حقيقة أن الكبسولات متعددة الاستقرار، مما يعني أن لديها عدة حالات توازن مستقرة، تمنح السائل خصائص ديناميكية حرارية فريدة، بما في ذلك تخزين وإطلاق الطاقة وإزالة الحرارة من البيئة.

التبريد هو مجال النشاط الذي يعتبر أكبر ملوث للبيئة، وهذا بسبب السوائل المستخدمة فيه. ولهذا السبب يقدر باحثو التخنيون أن التطوير سيساهم بشكل كبير في تقليل انبعاثات التلوث البيئي وتقليل دور الإنسان في ظاهرة الاحتباس الحراري. طالب الدكتوراه أوفيك بيرتس البروفيسور سيفي غابلي بروفيسور أمير جات

تم دعم البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم.