شريطان معدنيان يحولان الحرارة المهدرة إلى تبريد

حوّل شريطان رقيقان من سبيكة النيكل والتيتانيوم الحرارة إلى تبريد قابل للقياس من دون محرك كهربائي يولد القوة الميكانيكية. ينكمش الشريط الأول عند تسخينه فيشد الثاني، ثم يؤدي تغير بنيته البلورية عند تخفيف الحمل إلى امتصاص الحرارة وإنتاج البرودة.

الرقم الأهم: بلغ تغير حرارة شريط التبريد 12.9 درجة مئوية، بينما حقق النموذج الكامل فرقا مقداره 4 درجات فقط.

شريط يحرك وآخر يبرد

تعتمد تقنية التبريد المرن حراريا على سبائك تسخن عند تحميلها بقوة ميكانيكية وتبرد عند رفع الحمل. لكن النماذج السابقة احتاجت إلى مشغل كهربائي يشد المادة أو يضغطها. استبدل الفريق هذا المشغل بشريط آخر من السبيكة نفسها.

عندما وصلت حرارة الشريط الأول إلى نحو 86 درجة مئوية انكمش وحوّل الطاقة الحرارية إلى حركة. انتقلت القوة إلى الشريط الثاني، ثم أدى تخفيف الحمل عنه إلى تحول بلوري عكسي امتص الحرارة من محيطه.

الاستفادة من حرارة كانت ستُهدر

تستهلك أجهزة التبريد الكهرباء كي تنقل الحرارة من مكان إلى آخر. أما هنا فتؤدي الحرارة المتاحة دور المحرك. واختبر الفريق النظام أيضا بمصدر خارجي حرارته 130 درجة مئوية، ما يثبت أن الدورة تستطيع العمل بطاقة حرارية تشبه ما يتوافر في بيئات واقعية.

لا يعني ذلك أن الجهاز يعمل بلا طاقة أو أنه عالي الكفاءة تلقائيا، بل إن نوع الطاقة الداخلة تغير. وإذا نجح التوسع فقد يسهم المعالج نفسه في تشغيل تبريده عبر حرارته المهدرة. وقد شرحت نيوتقنية سابقا كيف يمكن لتجعد مجهري أن يخفض انتقال الحرارة داخل مادة إلكترونية أربع مرات، وهو مثال على أن إدارة الحرارة مشكلة في العتاد نفسه أيضا.

لا ضاغط ولا غاز متداول

النموذج جهاز صلب لا يحتاج إلى ضاغط يحرك غاز تبريد تقليديا. وقد يخفف ذلك الضوضاء والأجزاء المتحركة والاعتماد على غازات ترفع حرارة المناخ. كما أن رقة الشريطين قد تلائم المساحات الضيقة حول المكونات الإلكترونية.

الاختبار الفاصل

يجب أن تنقل مصفوفات الشرائط كمية كافية من الحرارة بصورة مستمرة، وأن تحتفظ بأدائها عبر عدد كبير من الدورات. يثبت النموذج الحالي أن الحرارة تستطيع تشغيل حلقة تبريد مرنة حراريا، لكنه لا يثبت بعد قدرتها على منافسة الضواغط أو المضخات أو أنظمة التبريد الصلبة التي تعمل بالكهرباء.