تحول در فناوری ترموالکتریک و مبردهای حالت جامد؛ مهندسی نایتینول برای خنککاری با بازیافت مستقیم گرما
دانشمندان آلمانی و ژاپنی با بازمهندسی رفتارهای مارتنزیتی در آلیاژهای حافظهدار نایتینول، سامانهای خودکفا توسعه دادهاند که تلفات حرارتی را بدون واسطه به چرخههای برودتی تبدیل میکند. به گزارش پایگاه خبری آذرنگار به نقل از مؤسسه فناوری کارلسروهه (KIT)، پژوهشگران آزمایشگاه ZEco Thermal در مؤسسه ریزساختار فناوری KIT با همکاری دانشگاه تسوکوبا، معماری جدیدی از […]
دانشمندان آلمانی و ژاپنی با بازمهندسی رفتارهای مارتنزیتی در آلیاژهای حافظهدار نایتینول، سامانهای خودکفا توسعه دادهاند که تلفات حرارتی را بدون واسطه به چرخههای برودتی تبدیل میکند.
به گزارش پایگاه خبری آذرنگار به نقل از مؤسسه فناوری کارلسروهه (KIT)، پژوهشگران آزمایشگاه ZEco Thermal در مؤسسه ریزساختار فناوری KIT با همکاری دانشگاه تسوکوبا، معماری جدیدی از خنککنندههای الاستوکالریک (Elastocaloric) را در ژورنال Nature Energy به ثبت رساندند. این سامانه برخلاف نمونههای پیشین که وابسته به عملگرهای هیدرولیکی یا الکترومکانیکی بودند، نیروی محرکه خود را مستقیماً از اختلاف پتانسیل حرارتی دریافت میکند.
مکانیسم عملکرد: جفتسازی دوگانه فویلهای نایتینول (Ni-Ti)
در این طراحی دو فویل فرامیکرونی از آلیاژ نیکل-تیتانیوم با دو نقش کاملاً مجزا و همافزا پیادهسازی شدهاند:
- فویل محرک حرارتی (Thermal Actuator): این لایه با جذب حرارت خارجی (اتلافی یا خورشیدی)، دچار تبدیل فاز مارتنزیت به آستنیت شده و در اثر پدیده حافظهداری شکلی منقبض میشود. این انقباض، نیروی کششی مکانیکی لازم را بدون دخالت موتور برقی پدید میآورد.
- فویل مبرد الاستوکالریک (Elastocaloric Refrigerant): این لایه با دریافت نیروی کششی از فویل اول و سپس رهایش آن، گرمای نهان تبدیل فاز را آزاد کرده و در فاز برگشت، حرارت محیط را جذب و سرمای محسوس تولید میکند.
دادههای تجربی و پایداری عملکردی
بر اساس نتایج منتشرشده در گزارش تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر جینگیوآن شو و یی-تینگ شیاو:
- با اعمال حرارت ۸۶ درجه سانتیگراد به بخش محرک، افت دمای ۴ درجه سانتیگراد در سطح ماژول و تغییر دمای نزدیک به ۱۳ درجه سانتیگراد در فویل مبرد حاصل شد.
- سامانه در مجاورت منبع حرارتی خارجی ۱۳۰ درجه سانتیگراد نیز عملکردی کاملاً پایدار و چرخهای نشان داد.
اهمیت مهندسی و چشمانداز کاربرد در پردازندهها و صنعت
بیش از ۴۰ درصد انرژی مصرفی جهان به سیستمهای سرمایش و گرمایش اختصاص دارد و استفاده از گازهای مبرد هیدروفلوئوروکربنی (HFC) همواره یکی از چالشهای زیستمحیطی بوده است. سرمایش الاستوکالریک بدون استفاده از سیالهای مخرب کار میکند. با آرایش موازی (Parallel Configuration) این فویلها، میتوان میکروکولرهایی برای مدیریت حرارتی پردازندههای سرور و ماژولهای الکترونیک خودروهای برقی بر پایه گرمای اتلافی خود قطعه ایجاد کرد.