Nagy magasságban vagy vákuumban az elektronikai eszközök hűtése nehéz feladat, mivel ezekben a környezetekben kevés a levegő. A Virginiai Egyetem tudósai ezért azt vizsgálják, hogyan lehet a plazmát, egy olyan halmazállapotot, amelyet általában a rendkívül meleg (a Nap felszínénél is forróbb) hőmérséklettel társítanak, egyfajta fagyasztósugárrá alakítani.

Egy új tanulmány azt részletezi, hogy a hélium alapú plazma hogyan hűti le a felületet egy ultravékony szén- és vízmolekula réteg befúvatásával – számol be róla a Popular Mechanics.

Az űrben vagy a felső atmoszférában, ahol minimális a hűtéshez szükséges levegő, az elektronikus rendszerek gyorsan túlmelegedhetnek, mivel tehát a hőelvezetésre nem igazán létezik megbízható módszer. A hagyományos megközelítések, mint például a hideglemezek, sem biztos, hogy elegendőek az űrhajókban használt, egyre fejlettebb elektronikai eszközök számára. Mint azt Patrick Hopkins, az UVA professzora elmondta:

“Képzeljük el, hogy az űrben vagyunk, ami egy vákuum, vagy a felső légkörben, ahol nagyon kevés levegő áll a hűtéshez rendelkezésre! Tehát az történik, hogy az elektronikánk egyre csak melegszik. És nem vihetünk magunkkal extra hűtőfolyadékot sem, mert az megnöveli a súlyt, és veszítünk a hatékonyságból.”

Az Egyesült Államok légiereje szintén felismerte ezt a kihívást, és ezért 750 ezer dollárnyi támogatást nyújtott Patrick Hopkins professzornak és az ExSiTE kísérletek és szimulációk hőtechnikai laboratóriumának az UVA-ban egy hároméves projekthez, amelynek célja tehát ezen probléma megoldása méghozzá nem várt módon.

Ami ugyanis Hopkins professzor és csapatának az elképzelését különösen érdekessé teszi, az a plazmának a várthoz vagy ismerthez képest épp homlokegyenest ellentétes felhasználása. A plazmaállapottal ugyanis a rendkívüli forróságot társítjuk, ami a kísérleti fúziós erőművekben még a Nap felszíni hőmérsékletét is durván meg szokta haladni. Ám ezen elképesztő forróság ellenére, amikor a plazma kölcsönhatásba lép egy felülettel, először lehűti azt, és csak ezután kezdi felforrósítani.

Hopkins és csapata kísérletei során egy lila plazmaimpulzust egy kerámia szigetelőbe burkolt tűn keresztül egy aranylemezre irányítottak. Kutatásuk precíz hőmérsékletméréseket is tartalmazott. Mint a professzor közölte:

“A nagyon-nagyon gyors és nagyon-nagyon kicsi hőmérsékletmérésre specializálódtam. Tehát amikor bekapcsoltuk a plazmát, azonnal meg tudtuk mérni a hőmérsékletet, ahol a plazma becsapódott, és akkor láthattuk, hogyan változik a felület. Először azt láttuk, hogy a felület kihűl, aztán felmelegszik.”

Hogy megértsék, miért történik ez, tehát miért hűlt le először ez a felület, Hopkins mikroszkópokat és az „időfelbontású optikai hőmérő” nevű technikát használta a hőreflexió mérésére, vagyis a fényvisszaverő képesség mérésére a felület hőmérséklete alapján. Hopkins csapata felfedezte, hogy egy ultravékony szén- és vízmolekula réteg “felrobbanása” a lemez felületén okozta a kezdeti hőcsökkenést.

“Nem volt információnk, amiből kiindulhattunk volna, mert egyetlen korábbi szakirodalom sem volt képes olyan pontossággal mérni a hőmérsékletváltozást, mint mi”

– tette hozzá Hopkins. Ez a plazma által kiváltott hűsítő hatás azonban csak néhány mikroszekundumig tart.

A felfedezés azonban így is jelentős: a jövőben az űrhajókon például felhasználhatják ezt a plazmahűtési technikát a túlmelegedés veszélyének kitett elektronikus alkatrészek gyors hűtésére. Ahogy ugyanis fejlődik az elektronika, a hűtés is úgy fog egyre nagyobb kihívást jelenti, különösen tehát azokban a környezetekben, ahol egyáltalán nem, vagy csak korlátozottan áll levegő a rendelkezésre.

Hopkins és a csapata jelenleg aktívan kutat különféle gázokat és anyagokat, hogy meghosszabbítsa a hűtőhatás időtartamát.

(Kép: Pixabay/leozc)