Новости

Jul 15, 2023

Плазменные лучи могут мгновенно охладить объекты

Исследователи разработали «замораживающий луч», который использует термодинамические особенности для охлаждения своих целей. Эндрю Пол | Опубликовано 3 августа 2023 г., 12:00 по восточному времени. Земной воздух часто бывает приличным и удобным.

Исследователи разработали «замораживающий луч», который использует термодинамические особенности для охлаждения своих целей.

Эндрю Пол | Опубликовано 3 августа 2023 г., 12:00 по восточному времени

Земной воздух зачастую является достойным и удобным хладагентом для электронных систем военных самолетов, а океанские воды функционируют аналогичным образом для военно-морских кораблей. Но ни один из источников не становится точно доступным по мере удаления от поверхности планеты, например, верхних слоев атмосферы и космического пространства. Там гораздо сложнее поддерживать безопасную температуру электроники, поскольку охлаждающая жидкость тяжелая и занимает ценное бортовое пространство. Согласно новым данным, недавно опубликованным в ACS Nano, потенциальную помощь можно найти, используя плазму — по иронии судьбы, ту же самую материю, из которой состоят звезды и молнии.

Исследователи из Лаборатории экспериментов и моделирования в области теплотехники (ExSITE) Университета Вирджинии обнаружили чрезвычайно многообещающий, ранее нереализованный способ быстрого охлаждения поверхностей: плазменные «заморозки» лучей.

[По теме: Будут ли самолеты будущего летать на плазменных крыльях?]

Использование плазмы для понижения температуры может показаться нелогичным — в конце концов, плазма может легко нагреться до 45 000 градусов по Фаренгейту и выше — но, по словам инженера-механика и аэрокосмической промышленности Патрика Хопкинса, стрельба сфокусированной струей четвертого состояния материи может дать невероятно интересные термодинамические результаты.

«Я специализируюсь на очень, очень быстрых и очень, очень небольших измерениях температуры», — объяснил недавно Хопкинс. «Поэтому, когда мы включили плазму, мы смогли сразу же измерить температуру в месте попадания плазмы, а затем увидеть, как изменилась поверхность».

В своих экспериментах команда Хопкина выпустила фиолетовую струю плазмы, генерируемой гелием, через тонкую иглу с керамическим покрытием на позолоченную мишень. Затем они измерили воздействие на поверхность цели с помощью специализированных микроскопических инструментов и получили невероятные результаты.

«Мы видели, как поверхность сначала остыла, а затем нагрелась», — сказал Хопкинс.

После повторных испытаний и наблюдений за этим явлением команда пришла к выводу, что плазменный луч должен сначала поразить микротонкий слой молекул углерода и воды, который быстро испаряет покрытие, подобно тому, что происходит, когда вы сушитесь на воздухе после выхода из бассейна. лето. Или, проще говоря, Хопкинс заставляет материалы потеть.

«Испарение молекул воды на теле требует энергии; оно забирает энергию у тела, и поэтому вы чувствуете холод», — сказал Хопкинс. «В этом случае плазма отрывает поглощенные [молекулы], выделяется энергия, вот что охлаждает».

Исследователи измерили снижение температуры на несколько градусов в течение нескольких микросекунд — возможно, это не впечатляет в человеческих масштабах, но такая разница может быть чрезвычайно полезна в тонкой, высокотехнологичной электронике и инструментах. В дальнейшем команда Хопкинса экспериментирует как с различными плазменными газами, так и с их воздействием на различные материалы, такие как медь и полупроводники. В конце концов, исследователи предвидят время, когда роботизированные манипуляторы смогут определять горячие точки в устройствах для охлаждения с помощью крошечных плазменных выстрелов с электрода.

«Эта плазменная струя похожа на лазерный луч; это похоже на удар молнии», — сказал Хопкинс. «Это может быть чрезвычайно локализовано».

Эндрю Пол — штатный обозреватель Popular Science, освещающий новости технологий. Ранее он был постоянным автором журналов The AV Club и Input, а его недавние работы также были представлены в журналах Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC, а также в журнале McSweeney's Internet Tendency. Он живет недалеко от Индианаполиса.