TÜYLER ÜRPERTİCİ BULUŞ: HAVA KUVVETLERİ İÇİN GERÇEK HAYATTAKİ "DONDURMA IŞIN" TEKNOLOJİSİNİN ARKASINDAKİ BİLİM

🔵 ABD’DEKİ VİRGİNİA ÜNİVERSİTESİ’NDEN BİR PROFESÖR, BİR DONDURUCU IŞIN TABANCASI İCAT ETTİ

Biraz Buz Atalım

Virginia Üniversitesi’nden bir profesör, görünüşe göre ” Batman” ününün cinas sever kötü adamı Bay Freeze’den ilham alan “donma ışını” benzeri bir cihaz yarattığını iddia ediyor.

Virginia Üniversitesi’nde mekanik ve uzay mühendisliği profesörü olan Patrick Hopkins, uzay gemilerinde ve yüksek irtifa jetlerinde elektronik için yeni bir yol arıyordu.

Hopkins’in asıl amacı, uzay araçlarında ve yüksek irtifa uçaklarında elektronik cihazları soğutmak için yeni bir yol bulmaktı.

– Patrick Hopkins:

“Şu anda birincil sorun bu.. Gemideki pek çok elektronik cihaz ısınıyor, ancak soğumalarının bir yolu yok.”

ABD Hava Kuvvetleri’nden 750 bin dolarlık hibe alan Hopkins, bir yüzeyi hedef alarak soğutabilen küçük bir plazma lazeri tasarladı.

Hopkins, uzayda sorunun, “soğutabilecek çok az hava olması” olduğunu açıkladı. Bir sürü soğutucu getirmek de harika bir çözüm değil, “çünkü bu ağırlığı artıracak ve verimliliğinizi kaybedeceksiniz.”

Ekibinin ACS Nano  dergisinde yayınladığı yeni bir makalede ayrıntılı olarak açıklanan bir prototip cihaz genellikle “maddenin dördüncü hali” olarak adlandırılan, plazmanın olağandışı bir fiziksel özelliğinden yararlanır.?

Bir plazma jeti, Hopkins’e göre “lazer ışını” veya “şimşek gibi” bir yüzeye hızla çarptığında, onu ısıtmadan önce soğutabilir..

Önceki deneylerde Hopkins ve meslektaşları, mor bir plazma jetinin altın kaplamalı bir yüzeyi ısıtmadan önce soğuttuğunu ve şaşırtıcı ama tekrarlanabilir bir sonuç elde ettiğini bulmuşlardı..

Araştırmacılar, soğutmanın, tıpkı bir vücudun havuza daldıktan sonra deriden buharlaşan su nedeniyle soğuması gibi, küçük bir yüzey tabakasının patlatılmasının sonucu olması gerektiğini öne sürüyorlar..

– Hopkins:

“Vücuttaki su moleküllerinin buharlaşması enerji gerektirir, vücuttan enerji alır ve bu yüzden üşürsünüz. Bu durumda, plazma emilen türleri koparır, enerji açığa çıkar ve soğuyan da budur.”

Şimdiye kadar ekip, jet kullanılarak yüzey sıcaklıklarının sadece birkaç mikrosaniyede birkaç derece düşürülebileceğini keşfetti – bu, uzayda veya aşırı yüksek irtifalarda bir fark yaratmak için yeterli olabilir.

Www.cafemedyam.com
Virginia Üniversitesi’nden Profesör Patrick Hopkins, uzay aracı ve yüksek irtifa jetlerindeki elektronikleri soğutmak için bir donma ışını cihazı geliştiriyor. 
Teknoloji, yüzeyleri ısıtmadan önce şaşırtıcı bir şekilde soğutan plazmaya dayanıyor. 
ABD Hava Kuvvetleri’nden 750.000 $ hibe alan ekip, bu soğutma etkisini artırmanın ve uzatmanın yollarını araştırıyor. 

🔵 TÜYLER ÜRPERTİCİ BULUŞ: HAVA KUVVETLERİ İÇİN GERÇEK HAYATTAKİ “DONDURMA IŞIN” TEKNOLOJİSİNİN ARKASINDAKİ BİLİM

Virginia Üniversitesi’nden bir profesör, bir dondurma-ışın cihazı yapmayı keşfettiğine inanıyor. Bu cihaz, bir silah olmaktan ziyade, uzay aracı ve yüksek irtifa jetleri içindeki elektronik aksamları soğutmak için tasarlanmıştır.

“Batman” kötü adamı Bay Freeze’in düşmanlarını “buzlamak” için kullandığı şu dondurulabilir ışın silahını biliyor musunuz? Bir Virginia Üniversitesi profesörü, gerçek hayatta nasıl yapılacağını çözmüş olabileceğini düşünüyor.

Dondurucu Işın Keşfi

Bununla birlikte, şaşırtıcı bir şekilde ısı üreten plazmaya dayanan keşif , silahlar için tasarlanmamıştır. Makine ve havacılık mühendisliği profesörü Patrick Hopkins, uzay aracı ve yüksek irtifa jetleri içindeki elektronik cihazlar için isteğe bağlı yüzey soğutması oluşturmak istiyor.

Oradan laboratuvar, bir prototip cihazın üretimi için Hopkins’in UVA spinout şirketi Laser Thermal ile ortak olacak.

Profesör, Dünya’da – veya ona daha yakın havada – askeri gemilerdeki elektroniklerin genellikle doğa tarafından soğutulabileceğini açıkladı. Örneğin Donanma, sıvı soğutma sistemlerinin bir parçası olarak okyanus suyunu kullanıyor. Ve yere daha yakın olan hava, uçak bileşenlerini soğuk tutmaya yardımcı olacak kadar yoğundur.

Soğutma Plazma Işını Gözlemleyen Öğrenciler

Doktora adayları Sara Makarem Hoseini ve Daniel Hirt, plazma ışını kurulumunu gözlemliyor. Hirt, etki yaratmak için örgü bir şapka ve kabarık bir ceket giyse de, soğutma bölgeseldir ve çevredeki oda sıcaklığı üzerinde fazla bir etkisi yoktur.

Uzayın Zorluğu

Bununla birlikte, “Hava Kuvvetleri ve Uzay Kuvvetleri ile, bir boşluk olan uzaydasınız veya soğuyabilecek havanın çok az olduğu üst atmosferdesiniz” dedi. “Öyleyse, elektronik cihazlarınız gittikçe daha da ısınıyor, daha da ısınıyor. Ve gemiye bir yük kadar soğutma sıvısı getiremezsiniz çünkü bu, ağırlığı artıracak ve verimliliğinizi kaybedeceksiniz.”

🔵 PLAZMA: MADDENİN DÖRDÜNCÜ HALİ

Her gün karşılaştığımız maddenin katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hali vardır. Ama dördüncü bir durum daha var: plazma..

 Bizim için Dünya’da nispeten nadir görünse de, plazma evrendeki en yaygın madde şeklidir. Aslında, yıldızların yapıldığı maddedir..

Hopkins, gaza enerji verildiğinde plazmaların oluşabileceğini söyledi. Bu, gaz türüne ve diğer koşullara göre değişen benzersiz özelliklerine güç verir. Ancak tüm plazmayı birleştiren şey, elektronları nükleer yörüngelerinden çözen ve diğer enerjik türlerin yanı sıra bir foton, iyon ve elektron akışını serbest bırakan bir ilk kimyasal reaksiyondur ..

Göz kamaştırıcı sonuçlara, örneğin bir şimşek çakmasının ani parlamasında veya bir neon tabelanın sıcak parlamasında tanık olunabilir..

Plazma ekran televizyonlar bir zamanlar bir şeydi, sonra aşamalı olarak kullanımdan kaldırıldı, bunun sizi aldatmasına izin vermeyin. Plazma teknolojide giderek daha fazla kullanılıyor. Hava Kuvvetlerinin en hızlı jetlerinin çoğunun motorlarında zaten kullanılıyor. Plazma yanmaya yardımcı olarak hız ve verimliliği artırır..

Yeni Yönlü Plazma Soğutma Işını

Bu örnekteki plazma jeti, mor bir parıltı oluşturan helyumdan yapılmıştır. Laboratuvar, hangisinin soğutma için ideal olduğunu belirlemek için diğer gazlarla da deney yapacak. 

Zanaat İç Mekanlarında Plazmanın Potansiyeli

Bununla birlikte Hopkins, geminin iç kısmında kullanılan plazmayı da resmediyor.

Hava ve uzay elektroniği için tipik çözüm, ısıyı elektronik aksamdan radyatörlere ileten ve onu serbest bırakan bir “soğuk levha” olmuştur. Ancak gelişmiş elektronik cihazlar için bu her zaman yeterli olmayabilir.

Hopkins, gözden geçirilmiş kurulumun, sıcak noktaları zaplayan kısa, yakın bir elektrotla sıcaklık değişikliklerine tepki olarak hareket eden bir robotik kol gibi bir şey olabileceğini düşünüyor.

“Bu plazma jeti bir lazer ışını gibidir; bir şimşek gibi, ”dedi Hopkins. “Son derece yerelleştirilebilir.”

🔵 PLAZMA PARADOKSU

Harika gerçek: Plazma, güneşin yüzeyi kadar sıcak sıcaklıklara ulaşabilir. Ama aynı zamanda termodinamiğin ikinci yasasını ihlal ediyormuş gibi görünen bu tuhaf özelliğe de sahip gibi görünüyor. Bir yüzeye çarptığında, aslında ısınmadan önce soğur..

Hopkins ve ABD Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı’ndan işbirlikçisi Scott Walton, beklenmedik keşfi birkaç yıl önce, pandeminin başlamasından hemen önce yaptılar.

Hopkins, özel ısı kayıtlarını kaydedebilen özel yapım mikroskobik aletleri hakkında “Uzmanlaştığım şey gerçekten, gerçekten hızlı ve gerçekten çok küçük sıcaklık ölçümleri yapmaktır” dedi.

Beklenmedik Soğutma Etkisi

-Deneylerinde, seramik kaplı içi boş bir iğneden helyumdan üretilen mor bir plazma jeti ateşlediler.. 

-Hedef altın kaplama bir yüzeydi. 

-Araştırmacılar, atıl olduğu için altını seçtiler ve odaklanmış ışının sonuçları çarpıtabilecek yüzey aşınmasını mümkün olduğunca önlemek istediler.

– Hopkins:

“Böylece plazmayı çalıştırdığımızda plazmanın çarptığı yerdeki sıcaklığı hemen ölçebildik, ardından yüzeyin nasıl değiştiğini görebildik. Yüzeyin önce soğuduğunu gördük, sonra ısınıyordu..

Bunun neden olduğu konusunda biraz kafamız karışmıştı, çünkü bu tekrar tekrar oluyordu. Ve elde edebileceğimiz hiçbir bilgi yoktu çünkü daha önceki hiçbir literatür sıcaklık değişimini bizim sahip olduğumuz hassasiyetle ölçememişti. Hiç kimse bunu bu kadar çabuk başaramadı.”

Neyi Gerçekleştirdiler?

Sonunda, zamanın UVA doktora araştırmacısı John Tomko ile birlikte ve Donanma laboratuvarı ile devam eden testlerle birlikte belirledikleri şey, yüzey soğutmasının, karbondan oluşan ultra ince, görülmesi zor bir yüzey tabakasının patlatılmasının sonucu olması gerektiğiydi. su molekülleri.

Benzer bir süreç, yüzdükten sonra cildimizden soğuk su buharlaştığında gerçekleşir.

“Vücuttaki su moleküllerinin buharlaşması enerji gerektirir; vücuttan enerji alıyor ve bu yüzden üşüyorsunuz” dedi profesör. “Bu durumda, plazma emilen türleri koparır, enerji açığa çıkar ve soğuyan da budur.”

Hopkins’in mikroskopları, “zamana bağlı optik termometri” adı verilen bir süreçle çalışır ve “ısı yansıtma” adı verilen bir şeyi ölçer.

Temel olarak, yüzey malzemesi daha sıcak olduğunda, ışığı daha soğuk olduğundan farklı yansıtır. Özel kapsam gereklidir, çünkü aksi takdirde plazma doğrudan temas eden sıcaklık göstergelerini yok edecektir.

Peki soğuk ne kadar soğuk? Sıcaklığı birkaç derece ve birkaç mikrosaniye için azaltabildiklerini belirlediler. Bu dramatik görünmese de, bazı elektronik cihazlarda fark yaratmak için yeterlidir.

Pandemi gecikmesinden sonra, Hopkins ve işbirlikçileri ilk bulgularını geçen yıl Nature Communications’da yayınladılar.

Sonra soru şu oldu: Daha soğuk ve daha uzun süreli bir tepki alabilirler mi?

Donma Işınını İyileştirme  

Daha önce Donanma’dan ödünç alınan ekipmanla çalışan – o kadar hafif ve güvenli ki genellikle okul gösterileri için kullanılıyordu – UVA laboratuvarı, Hava Kuvvetleri hibesi sayesinde artık kendi kurulumuna sahip.

Ekip, orijinal tasarımlarındaki varyasyonların aparatı nasıl geliştirebileceğini araştırıyor. Doktora adayları Sara Makarem Hoseini ve Daniel Hirt, plazmanın hedefleyebileceği gazları, metalleri ve yüzey kaplamalarını değerlendiriyor.

Hirt bir laboratuvar güncellemesi sağladı.

“Hâlâ helyumla çalıştığımız için farklı gazların kullanımını henüz gerçekten keşfetmedik” dedi. “Şimdiye kadar altın ve bakır gibi farklı metaller ve yarı iletkenler ile deneyler yaptık ve her malzeme, plazmanın farklı özellikleriyle nasıl etkileşime girdiğini araştırmak için kendi oyun alanını sunuyor.

“Plazma, çeşitli farklı parçacıklardan oluştuğu için, kullanılan gazın türünü değiştirmek, bu parçacıkların her birinin malzeme özelliklerini nasıl etkilediğini görmemizi sağlayacaktır.”

Hirt, Hopkins’le bu kadar önemli sonuçları olan bir projede çalışmanın, büyük ölçüde profesörün teşvik ettiği destekleyici laboratuvar ortamı nedeniyle araştırmaya olan ilgisini canlandırdığını söyledi.

“Sadece bir bilim adamı olarak bulunduğum yerle değil, aynı zamanda bilimden aldığım zevki bugün olduğum yerle karşılaştıran gece ve gündüz gibi hissediyorum” dedi.

🔵 ARAŞTIRMACILAR YÜZEYLERİ SERİNLETEBİLEN PLAZMA LAZERİ YARATIYOR

Virginia Üniversitesi’nden bir profesör, Batman’in karakteri Mr. Freeze’den esinlenerek plazma lazer kullanarak yüzeyleri soğutabilen bir cihaz geliştirdi. Profesör Patrick Hopkins, uzay gemilerinde ve yüksek irtifa jetlerinde soğutma elektroniği için bir çözüm arıyordu. Mevcut soğutma sistemlerinin sorunu, soğutmanın bir yolu olmadan ısı üretmeleridir. Hopkins’in çözümü, bir yüzeyi vurarak soğutan küçük bir plazma lazeridir.

Uzayda veya ince atmosferlerde, doğal soğutmayı sağlayacak hava çok azdır. Çok fazla soğutma sıvısı getirme alternatifi, ağırlığı artırır ve verimliliği azaltır. Hopkins ve ekibi mor bir plazma jeti kullanarak deneyler yaptılar ve bunun altın kaplama bir yüzeyi ısıtmadan önce soğuttuğunu buldular. Bu beklenmedik bir sonuçtu ama bunu, vücudu soğutan suyun vücuttan buharlaşmasına benzeterek açıklıyorlar.

Araştırmacılar, plazma jetinin emilen türleri yüzeyden kopardığında enerji saldığına ve soğumaya neden olduğuna inanıyor. Plazma lazeri kullanarak yüzey sıcaklıklarının sadece birkaç mikrosaniyede birkaç derece düşürülebileceğini bulmuşlardır. Bu teknolojinin uzayda veya soğutma sistemlerinin çok önemli olduğu yüksek rakımlarda uygulamaları olabilir.

Bu plazma lazer cihazının yaratılması, aşırı ortamlarda soğutma elektroniği alanında önemli bir gelişmedir. Uzay aracı ve yüksek irtifa jetlerindeki aşırı ısınma elektroniği sorununa umut verici bir çözüm sunuyor. Bu teknolojiyi iyileştirmek ve tam potansiyelini keşfetmek için daha fazla araştırma ve geliştirme gerekli olacaktır.

Bir yanıt yazın

Verified by MonsterInsights