يقترح باحثون من معهد التخنيون وجامعة كامبريدج طريقة جديدة لإنتاج "مواد حرارية فائقة" يعتمد فيها نمط توصيل الحرارة على اتجاه الدخول، مع تطبيقات محتملة في حماية الإلكترونيات وحصاد الطاقة.
طوّر البروفيسور غال شموئيل من كلية الهندسة الميكانيكية في معهد التخنيون نظرية مبتكرة توفر تحكمًا في توصيل الحرارة بطريقة غير موجودة في الطبيعة. وقد أُجري البحث بالتعاون مع البروفيسور جون ويليس من جامعة كامبريدج، ونُشر مؤخرًا في مجلة مرموقة. استعراض للحروف البدنية.
يعتمد النهج الذي طوره الباحثون على تصميم مواد ذات بنية غير متناظرة وغير منتظمة على المستوى المجهري، مستوحى من أساليب مماثلة طُورت للتحكم في الضوء والصوت، ولكن ليس في توصيل الحرارة. وتكمن صعوبة تطوير أساليب مماثلة حتى الآن في أن الضوء والصوت ينتشران على شكل موجات، بينما تنتشر الحرارة من خلال عملية تلقائية تُسمى الانتشار.
يعتمد الحل الذي طوره ويليس وشموئيل على تطوير طريقة تجانس فريدة ترسم بدقة تدفق الحرارة. المتوسط في المواد المركبة. وباستخدام هذه الطريقة، يقدم الاثنان المواد الحرارية الفائقة – مواد مصممة هندسيًا بخصائص حرارية غير موجودة في الطبيعة – حيث يكون متوسط تدفق الحرارة غير متناظر: يعتمد نمط تدفق الحرارة على الاتجاه الذي تدخل منه إلى المادة. يسمح هذا التباين الهندسي بـ"ترويض" الحرارة بحيث تتدفق بالطريقة المطلوبة.
ووفقًا للبروفيسور شموئيل، "تُعد هذه القدرة ضرورية للعديد من التطبيقات التكنولوجية، حيث توسع نطاق أدواتنا في الإدارة الحرارية وتوفر حلولًا جديدة لحماية الإلكترونيات الحساسة لدرجة الحرارة وتوجيه الحرارة بكفاءة في مرافق حصاد الطاقة الحرارية".
تم دعم هذا البحث من قبل الاتحاد الأوروبي من خلال منحة من المجلس الأوروبي للبحوث.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
