جامعة ألمانية تطور أليافا عضلية اصطناعية لتوفير الطاقة والتبريد
طور باحثون في جامعة سارلاند الألمانية، تقنية تبريد جديدة ومستدامة وصديقة للبيئة دون أن تتطلب استخدام مبردات مضرة بالمناخ، فضلا عن قدرتها على توفير الطاقة.
وتستخدم تقنية التبريد المُبتكَرة أليافا عضلية اصطناعية تتكون من حزم من أسلاك الذاكرة فائقة الدقة المصنوعة من سبيكة النيكل والتيتانيوم (نيتينول) التي تمتاز بخاصية العودة إلى شكلها بعد تمددها، ما يشبه عمل عضلات الإنسان.
وقدم الباحثون تقنيتهم في معرض هانوفر ميسي لاستخدامها في أنظمة التبريد للسيارات الكهربائية، وعرضوا أول آلة في العالم يمكنها تبريد الهواء بوسيلة ثني العضلات الاصطناعية.
وقال الأستاذ الدكتور ستيفان سيليك مؤلف الدراسة: "تتسم تقنية التبريد الجديدة بكفاءة عالية تفوق بنحو 15 مرة من أنظمة التبريد التقليدية".
وقيمت مفوضية الاتحاد الأوروبي ووزارة الطاقة الأمريكية، التقنية الجديدة وتم اعتمادها كبديل واعد لتقنية التبريد بضغط البخار المستخدمة حاليا.
وفسر الباحثون سلوك الذرات داخل هيكل السبيكة المعدنية، إذ تكون الذرات مرتبة في هيكل شبكي بلوري وعند سحب سلك النيكل والتيتانيوم، تتحرك طبقات الذرات بالنسبة إلى بعضها، ما يؤدي إلى إجهاد داخل المادة.
وتُعرف التغيرات في التركيب البلوري للمادة باسم انتقالات الطور، وتتسبب في امتصاص الأسلاك للحرارة أو إطلاقها.
وقالت سوزان ماري كيرش، طالبة الدكتوراة المشاركة في الدراسة، إن "الفكرة الأساسية هي السماح لأسلاك الذاكرة فائقة المرونة والمجهدة مسبقا بالاسترخاء، لتتمكن من تبريد المساحة من خلال إزالة الحرارة عنها"؛ وفقا لموقع تك إكسبلور.
وصمم الباحثون دائرة تبريد، فيشد المحرك المعلق حزما من أسلاك النيتينول بسمك 200 ميكرون وتخفيفها، ما يساعد في نقل الحرارة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.
ونفخ الباحثون الهواء عبر الحزم السلكية في غرفتين منفصلتين، في إحدى الغرف يسخن الهواء وفي الغرفة الأخرى يُبرد، ما يجعل طاقة التسخين والتبريد للتقنية الجديدة أكبر بثلاثين مرة من الطاقة الميكانيكية المطلوبة لتحميل وتفريغ حزم الأسلاك السبائكية.
وتمكن الباحثون من تحسين الآليات الأساسية ومن تحديد عدد أسلاك النيتينول في الحزمة الواحدة، ومستوى تحميل الأسلاك المطلوب لتحقيق درجة محددة من التبريد، ما مكنهم من تطوير حزمة برامج تسمح بمحاكاة أنظمة التبريد وتخطيطها وضبطها لتطبيقات محددة.
ويهدف الباحثون مستقبلا إلى زيادة تحسين عملية نقل الحرارة وزيادة كفاءة التقنية بشكل أكبر، للوصول إلى مرحلة تستخدم فيها كل الطاقة للانتقال من التدفئة إلى التبريد وبالعكس.
