1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Initiative Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

استفاده از حركت براونی برای چرخاندن یك موتور و یا سرد كردن محیط

کلمات کلیدی : موتور براونی - انتقال حرارت تاریخ خبر : 1386/11/27 تعداد بازدید : 1572

فیزیکدانان نقشه ماشین کوچکی را ارائه داده‌اند که از حرکت‌های تصادفی دمایی مولکول‌های گاز برای چرخاندن یک محور استفاده می کند. این ابزار که موتور براونی نامیده می‌شود، می‌تواند به صورت برعکس نیز عمل کرده و به عنوان یک سردکننده مورد استفاده قرار بگیرد.

فیزیکدانان نقشه ماشین کوچکی را ارائه داده‌اند که از حرکت‌های تصادفی دمایی مولکول‌های گاز برای چرخاندن یک محور استفاده می کند. این ابزار که موتور براونی نامیده می‌شود، می‌تواند به صورت برعکس نیز عمل کرده و به عنوان یک سردکننده مورد استفاده قرار بگیرد. با وجودی که این ابزار هنوز ساخته نشده است، اما می‌توان روزی را تصور کرد که هزاران عدد از آنها درون یک تراشه جای داده شده و برای سرد کردن رایانه‌ها و سایر ابزارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار بگیرند.

حرکت تصادفی دمایی ذرات کوچک یک سیال برای اولین بار توسط رابرت براون در سال 1827 گزارش شد. از آن تاریخ به بعد محققان تلاش کرده‌اند ماشین‌هایی بسازند که این حرکت‌های براونی را به کار مفید تبدیل کنند. به هر حال به دلیل توسعه فناوری نانو و زیستی (دو عرصه‌ای که این ماشین‌ها می‌توانند در آنها مورد استفاده قرار بگیرند) در ده سال گذشته علاقه‌مندی نسبت به توسعه این ماشین‌ها افزایش یافته است.

مثلاً در سال 2004 کریستین وان‌دن‌بروک و همکارانش در بلژیک و آمریکا یک سری شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی انجام دادند تا نشان دهند که حرکت براونی (حداقل در تئوری) می‌تواند برای به حرکت درآوردن ماشین‌های چرخنده کوچک که در تماس با حمام گرم و سرد قرار دارند، مورد استفاده قرار بگیرد. بعدها وان‌دن‌بروک نشان داد که می‌توان از حرکت براونی برای ایجاد یخچال‌های کوچکی که می‌توانند با استفاده از یک بیلچه با شکل خاص که در طول یک مسیر حرکت می‌کند، گرما را از یک ناحیه سرد به یک ناحیه گرم منتقل کرد.

چرخنده‌های حلزونی حال وان‌دن‌بروک و مارتین از دانشگاه هاسلت بلژیک ماشین چرخنده‌ای طراحی کرده‌اند که هم می‌تواند به عنوان موتور براونی و هم به عنوان یک یخچال عمل کند. ابزار آنها از دو چرخنده حلزونی شکل تشکیل یافته است که به یک محور متصل شده و توسط یک لایه نازک از هم جدا شده‌اند. یکی از چرخنده‌ها در یک گاز رقیق سرد و دیگری در گاز سردتر قرار دارد.

زمانی که این ابزار به عنوان یک موتور عمل می‌کند، مولکول‌های گاز گرم به چرخنده برخورد کرده و بخشی از انرژی جنبشی خود را به آن منتقل می‌کنند. بخشی از این انرژی از طریق محور به چرخنده دیگر منتقل می‌شود؛ این چرخنده نیز بخشی از انرژی جنبشی خود را به مولکول های گاز سرد منتقل می‌کند. چون این چرخنده‌ها جهت‌گیری مخالف هم دارند، این مبادله انرژی می‌تواند گشتاوری روی این ابزار ایجاد کرده و موجب چرخیدن آن می‌شود. محاسبات نشان می‌دهد که بسته به گرادین دمایی در دو سوی غشا، این موتور می‌تواند تا هزار دور در ثانیه بچرخد.

با این حال اگر از یک منبع نیروی خارجی برای حرکت این ابزار در جهت عکس استفاده شود، می‌توان از آن به عنوان یک پمپ گرمایی استفاده نموده و دما را از منطقه سردتر به منطقه گرم‌تر منتقل کرد.
 
مقالات آموزشی مرتبط