روش جدید انتقال گرما با دیود حرارتی برای خنک کردن سرورها و هواپیما
جاناتان بوریکو دانشیار مهندسی مکانیک با اختراع یک دیود حرارتی جدید، امیدوار است تا با انتقال یک طرفه گرما از پل دیودی جدیدش بتواند مدیریت حرارتی هوشمند الکترونیک ، هواپیما و فضاپیما را فعال کند. این تحقیقات در مطالب کاربردی پیشرفته در ۱۸ آگوست ۲۰۲۰ منتشر شد.
بوریکو در سال ۲۰۱۶ جایزه برنامه تحقیقات پژوهشگران جوان را که توسط دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی داده شد دریافت کرد. این جایزه بودجه توسعه دیودهای حرارتی پل و پلکانی مسطح بود که منجر به یک رویکرد جدید برای مدیریت حرارتی شد.
دیودها نوع خاصی از دستگاه ها هستند که اجازه می دهد گرما تنها با استفاده از مواد مهندسی شده هدایت شود. برای مدیریت گرما نیز از دیودها استفاده می شوند زیرا دیودها این امکان را می دهند که گرما از یک طرف به راحتی عبور کند و در مقابل از طرف دیگر نتواند عبور کند.
تیم بوریکو با استفاده از دو صفحه مسی در یک محیط بسته که با فاصله میکروسکوپی از هم جدا شده اند توانستند یک دیود ایجاد کنند. صفحه اول با ساختار فتیله ای برای نگه داشتن آب ساخته شده، در حالی که صفحه مقابل با یک لایه آبگریز پوشانده شده است.
آب روی سطح صفحه اول با ساختار فتیله ای، گرما را دریافت می کند و باعث میشود تا تبخیرات انجام شده را به بخار تبدیل کند. با حرکت بخار در میان شکاف باریک صفحه ها، آن بخار خنک می شود و به قطرات شبنم تبدیل می شود که به سمت صفحه آبگریز میرود. این قطرات شبنم به اندازه کافی بزرگ و متراکم می شوند و شکاف بین صفحه ای را پر می کنند و دوباره به سمت فتیله مکیده شوند. این روند کار همین طور ادامه میابد و پروسه دوباره شروع می شود.
حال اگر منبع گرما از طرف آبگریز وارد شود هیچ بخاری تولید نمی شود زیرا آب در فتیله به دام می افتد. به همین دلیل دستگاه فقط می تواند گرما را از یک جهت هدایت کند.
تیم بوریکو گرمای طرف فیتیله را در مقایسه با سمت آبگریز تقریباً ۱۰۰ برابر اندازه گیری کردند که این پیشرفت قابل توجهی در دیودهای حرارتی موجود است. طبق گفته بوریکو، دیودهای فعلی چندان مؤثر نیستند و فقط چندین بار انتقال گرما را در یک جهت انجام می دهند و یا به نیروی جاذبه نیاز دارند اما این دیود حرارتی پلکانی جدید می تواند به صورت عمودی ، کناری یا حتی وارونه استفاده شود و حتی در فضایی کار می کند که جاذبه ناچیز باشد.
منبع: phys
