Екип от учени, ръководени от професор Патрик Хопкинс от Университета на Вирджиния, разработва плазмен „замръзващ лъч“, който ще бъде по-малко интересен за супер злодеите, отколкото за инженерите, търсещи начини за охлаждане на електрониката във вакуума на космоса.
Независимо дали става дума за задържане на град за откуп или за прескачане на опашката в кафенето, замразяващите лъчи са грандиозен фаворит в комиксите и филмите. Те също така причиняват главоболия на инженерите, защото не просто нарушават втория закон на термодинамиката, те му бутат главата в тоалетната.
Тоест до сега.
Ново развитие във физиката на плазмата е толкова обещаващо, когато става дума за предоставяне на практически замръзващ лъч, че ВВС на САЩ присъдиха на Hopkin’s Experiments and Simulations in Thermal Engineering ExSiTE Lab 750 000 щатски долара за тригодишен проект за развитие на технологията до пълния й потенциал . UVA spinout компанията на Хопкинс, Laser Thermal, ще изгради прототип.
Обикновено идеята за използване на плазма за охлаждане на нещо изглежда толкова логична, колкото използването на лед за пускане на барбекю. Плазмите са йонизирани газове, които могат да достигнат температури многократно по-високи от тези на Слънцето, но те също имат някои изненадващи способности.
Едно от тях е, че въпреки високите температури, когато плазмата се генерира за първи път, тя може да взаимодейства с други материали, за да произведе охлаждащ ефект. Енергийният поток на импулсна плазма взаимодейства с целевата повърхност физически, химически и електромагнитно, за да генерира ефект, който изпарява водата и молекулите на въглеродния диоксид, които са били абсорбирани от повърхността. Това отнема енергия и бързо охлажда повърхността с десетки градуси. Пулсирането на плазмата я предпазва от противодействие на охлаждащия ефект.
Университет на Вирджиния
„И така, когато включихме плазмата“, каза Хопкинс. „Можехме да измерим температурата веднага там, където плазмата удари, след което можехме да видим как се променя повърхността. Видяхме повърхността първо да се охлади, след това да се нагрее.
„Просто бяхме озадачени донякъде защо това се случва, защото продължаваше да се случва отново и отново. И нямаше информация, от която да извлечем информация, тъй като никоя предишна литература не е успяла да измери промяната на температурата с прецизността, която имаме .Никой не е успял да го направи толкова бързо.”
Военновъздушните и космическите сили на САЩ се интересуват от технологията поради проблемите с охлаждането на електрониката в космоса или на много големи височини. Обичайният начин за охлаждане е да циркулира течност като вода или въздух около компонентите, но това не е възможно, когато няма въздух и със сигурност няма вода. Вместо това електрониката е поставена върху метална охлаждаща плоча, която отвежда топлината към радиаторите.
Тъй като това е обемисто и неефективно, се надяваме, че замръзващият лъч на Хокинс може да осигури алтернатива. Основната идея би била роботизирана ръка със сензори, които могат да нулират горещи точки във веригите и да ги затварят със студена струя.
Има обаче още много работа за вършене. В момента процесът използва апаратура, заимствана от ВМС на САЩ, и хелий като плазмена среда. Следващата стъпка е да се произведе по-компактен и по-лек прототип, докато се изследват други газове, които може да са по-ефективни.
Изследването е публикувано в Nature Communications и ACS Нано.
източник: Университет на Вирджиния
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
