روکش‌های نانوساختار گرما را بهتر منتقل می‌کنند

دانشمندان در دانشگاه ایالتی اُرگون و آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث‌وسترن برای به‌کارگیری روکش‌های نانوساختار برای ساخت انتقال‌دهنده مؤثرتر گرما، روش جدیدی کشف کرده‌اند. این انتقال دهنده گرما در افزاره‌های ساخته ‌شده با فناوری پیشرفته و صنعت گرم و سرد کردن مرسوم، کاربردهای بالقوه مهمی خواهد داشت.

دانشمندان در دانشگاه ایالتی اُرگون و
آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث‌وسترن برای به‌کارگیری روکش‌های نانوساختار
برای ساخت انتقال‌دهنده مؤثرتر گرما، روش جدیدی کشف کرده‌اند. این انتقال
دهنده گرما در افزاره‌های ساخته ‌شده با فناوری پیشرفته و صنعت گرم و سرد
کردن مرسوم، کاربردهای بالقوه مهمی خواهد داشت.

این روکش‌های نانوساختار می‌توانند با استفاده از مواد ارزان و رویه‌های
کاربردی گرما را ۴ برابر سریع‌تر از هنگامی که همان مواد به حالت توده‌ای
هستند، انتقال دهند. این متخصصان می‌گویند که این کشف برای ایجاد انقلابی
در فناوری خنک‌کردن، توان بالقوه‌ای دارد.

این محققان گفتند که بهبود انتقال‌دهنده گرما با اصلاح سطوح در مقیاس نانو،
می‌تواند در هر دو سیستم‌های صنعتی میکرو و ماکرو مقیاس کاربردهایی داشته
باشد. ضریب انتقال گرمای این نانوروکش‌های تولید شده، ۱۰ برابر بزرگ‌تر از
سطوح بدون روکش است.

 

 
روکش‌دهی یک صفحه مسی با لایه‌ی نانوساختاری از اکسید روی می‌تواند انتقال
گرما را بسیار موثر کند.‌
 
چیه- هانگ چانگ، یکی از این محققان گفت: در
بسیاری از افزاره‌های الکترونیکی گرمای زیادی تولید می‌شود که نیاز است
سریعاً حذف شود. حذف این گرما همیشه یک مشکل بوده است. ایجاد یک روکش
نانوساختار روی یک سطح میکروساختار برای انتقال گرما کاربرد بالقوه‌ای دارد
و می‌تواند گرما را مؤثرتر از هر چیزی که ما تاکنون دیده‌ایم، انتقال دهد.

برای مثال، انتقال گرما از یک صفحه فلزی به آب بقدری غیرمؤثر است که برای
رساندن دمای آب به دمای جوشش یعنی ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد، باید دمای صفحه
فلزی مجاور آن دمایی در حد ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد داشته باشد. اما با این روش
جدید یعنی ایجاد یک روکش نانوساختار روی سطح انتقال‌دهنده گرما، حتی اگر
دمای صفحه فلزی مجاور فقط ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد باشد، آب خواهد جوشید.

این محققان برای انجام این کار، سطوح انتقال‌دهنده گرما را با لایه‌ی
نانوساختاری از اکسید روی روکش‌دهی می کنند. این نانوروکش‌دهی منجر به سطحی
با نانوبرجستگی‌های مختلف، تقریباً شبیه به گل‌ها، می‌شود. این نانوبرجستگی‌ها
و نیروهای موئینگی تشکیل حباب را تسریع کرده و سایت‌های فعالی برای جوشاندن
مؤثر ایجاد می‌کنند.

این محققان می‌گویند که در این آزمایشات آب استفاده شد، اما دیگر مایعات با
مشخصه‌های خنک‌کنندگی مختلف یا حتی بهتر، نیز می‌توانند استفاده شوند. روکش‌دهی
بسترهای مسی و آلومینیومی با لایه‌ی نانوساختاری از اکسید روی ارزان است و
می‌توان از آن در مقیاس‌های بزرگ استفاده کرد.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی International Journal of Heat and Mass
Transfer منتشر کرده‌اند.