یک ماده جدید که از دسته نوارهای نازک پیچیده شده به دور خود برای جلوگیری از نفوذ حرارت بین لایه‌ها استفاده می‌کند، همزمان دارای رسانایی گرما است!
مدیریت گرما یک چالش عمده در صنایع الکترونیک و مهندسی است و با استفاده از موادی که گرما را هدایت یا عایق می‌کنند، کنترل می‌شود. اکنون یک ماده جدید با مسدود کردن گرما در یک جهت، رسانایی گرمایی را در جهت دیگر فراهم می‌کند.
وسایل الکترونیکی حین کار، داغ می‌شوند. این یک عارضه جانبی آزار دهنده است که بر طراحی سیستم‌ها تأثیر می‌گذارد، چرا که داغ شدن دستگاه‌ها در عملکرد آنها اختلال ایجاد می‌کند. امروزه با کوچک شدن قطعات الکترونیکی، فضای کمتری نیز برای سیستم‌های خنک کننده یا تهویه وجود دارد و دور نگه داشتن اجزای حساس از گرما به چالشی بزرگتر تبدیل شده است.
محققان دانشگاه “شیکاگو” در این مطالعه جدید، راهی برای ساخت موادی جدید پیدا کردند که به شکل ویژه برای این منظور مناسب است. این مواد جدید به جای اینکه یا عایق یا رسانا باشند، می‌توانند همزمان هر دو باشند و از حرکت حرارت در یک جهت جلوگیری کرده، اما اجازه می‌دهند گرما آزادانه در جهت دیگر حرکت کند.
“شی اِن کیم” سرپرست این مطالعه می‌گوید: یکی از بزرگترین چالش‌های صنایع الکترونیکی کنترل گرما است، زیرا برخی از قطعات الکترونیکی در دمای بالا بسیار ناپایدار هستند. اما اگر بتوانیم از موادی استفاده کنیم که هم گرما را عبور دهد و هم آن را عایق بندی کند، می‌توانیم گرمای حاصل از منبع گرما را خارج کرده و در عین حال از قسمت‌های حساس دستگاه مراقبت کنیم.
راهکار آن در نوارهای نازک “مولیبدن دی سولفید” است. این ماده به طور معمول یک رسانای گرمایی عالی است، اما محققان دریافتند که با چسباندن ورق‌هایی از این ماده و پیچاندن آنها به دور خود، گرما قادر به نفوذ بین لایه‌ها نیست. با این حال، همچنان می‌تواند به صورت افقی حرکت کند.
در عمل از این تکنیک می‌توان برای ساخت سپرهای حرارتی استفاده کرد که نه تنها حرارت را مسدود می‌کند، بلکه آن را منتقل نیز می‌کند. این امر نه تنها می‌تواند اجزای الکترونیکی مانند باتری‌ها را از گرم کردن اجزای الکترونیکی حساس مجاور خود محافظت کند، بلکه آنها را از آسیب رسیدن بر اثر گرمای حبس شده در خود نیز محافظت می‌کند.
این تکنیک همچنین می‌تواند صنایع الکترونیک را از راه‌های دیگر مانند ایجاد ژنراتورهای ترموالکتریک موثرتر که دستگاه‌هایی هستند که از طریق اختلاف دما بین طرف گرم و سرد، جریان الکتریکی ایجاد می کنند، بهبود بخشد.
محققان می‌گویند نکته مهم این است که ممکن است فقط مولیبدن دی سولفید نباشد که این اثر را ایجاد می‌کند. آنها گمان می‌کنند که مواد دیگر نیز به همین ترتیب بتوانند چنین کارکردی داشته باشند.
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران