ابداع نخستین سیستمی که پسماندهای حرارتی را به سرمایش تبدیل میکند!
محققان در «مؤسه فناوری کارلسروه» آلمان، به همکاری با «دانشگاه تسوکوبا» ژاپن، از ابداع نخستین سیستم سرمایشی جهان که مستقیماً با استفاده از حرارت و بدون نیاز به موتور الکتریکی کار میکند، رونمایی کردند. این دستاورد پس از آن محقق شد که آزمایشهای آزمایشگاهی موفقیت این سیستم را در تبدیل حرارت تولیدشده به عنوان پسماند مصرف به سرمایش واقعی اثبات کردند. نمونه اولیه بر پایه دو لایه بسیار نازک از آلیاژ نیکل-تیتانیوم استوار است که حرارت را ابتدا به حرکت مکانیکی و سپس به انرژی سرمایشی تبدیل میکنند.
این ابداع یکی از کاستیهای مرتبط با فناوری «سرمایش الاستوکالریک» (Elastocaloric cooling) را برطرف میسازد؛ که یک جایگزین نوظهور حالت جامد برای سرمایش سنتی محسوب میشود. آلیاژهای حافظهدار هنگام آزادسازی بار مکانیکی اعمالشده بر آنها سرد میشوند، اما سیستمهای مبتنی بر این فناوری همچنان به محرکهای الکتریکی برای تولید آن نیرو نیاز داشتند. طراحی جدید این نیاز را با جایگزین کردن خودِ حرارت به عنوان محرک برای انجام فرآیند برطرف میسازد.
• دستیابی به اختلاف دمای ۴ درجه سانتیگراد در سطح قطعه در دمای کاری ۸۶ درجه سانتیگراد، در حالی که تغییر دمایی در سیال سرمایشی الاستوکالریک حدود ۱۳ درجه سانتیگراد بود.
دکتر جینگیوان شو، که رهبری گروهی از پژوهشگران جوان را در آزمایشگاه حرارتی «ZEco» در مؤسسه فناوری ساختارهای میکرو متعلق به کارلسروه بر عهده دارد، توضیح داد که نوآوری اساسی در ترکیب دو عملکرد یکپارچه آلیاژهای حافظهدار نهفته است: یک لایه حرارت را به کار مکانیکی تبدیل میکند و لایه دیگر این کار را به سرما تبدیل مینماید. به گفته او، این امر پایهگذار رویکردی کاملاً جدید در راهاندازی سیستمهای سرمایشی حالت جامد است.
ییتینگ هسیائو، پژوهشگر اصلی این مطالعه و دانشجوی دکتری همان مؤسسه، اشاره کرد که نقطه عطف زمانی رقم خورد که سرمایش ناشی از یک سیستم کاملاً حرارتی بهطور واقعی اندازهگیری شد؛ امری که تأیید کرد این اصل صرفاً جنبه نظری ندارد.
پژوهشگران در حال حاضر هدف دارند تعداد بیشتری از لایهها را بهطور موازی متصل کنند تا ظرفیت سرمایشی افزایش یابد، زیرا مدل فعلی برای اثبات امکانپذیری طراحی شده است، نه برای دستیابی به حداکثر توان سرمایشی ممکن. از کاربردهای احتمالی میتوان به پردازندههای کامپیوتری اشاره کرد که از حرارت هدررفته خود برای تولید سرمایش بهره میبرند، و همچنین الکترونیکهای حساس در خودروها که میتوانند با حرارت سیستم پیشران خنک شوند.
با توجه به اینکه این مطالعه با حمایت بنیاد «کارل تسایس»، بنیاد «بادن-وورتمبرگ» و آکادمی «هکتور فیلو» تأمین مالی شده است، شو تأکید کرد که این دستاورد تنها آغاز راه است و تیم پژوهشی از طریق توسعه این فناوری در مقیاسی گستردهتر، به دنبال تولید سیستمهای سرمایشی فشردهای است که از منابع حرارتی فراوان موجود برای اهداف سرمایش پایدار استفاده کنند.
