9:46 ص
فيزياء الطبيعه
نظرًا لتطور أجهزتنا الإلكترونية ، فإنها تولد أيضًا مزيدًا من الحرارة التي يجب إطلاقها لتحقيق أقصى أداء. تعمل دامينا أجنافر ، المهندسة الميكانيكية وعالمة المواد في كلية ماكيلفي للهندسة في جامعة واشنطن في سانت لويس ، على إتقان طريقة لتبديد الحرارة من خلال عملية فريدة من نوعها تتضمن قطرات سائلة صغيرة فوق مجموعة من الميكروبيلرات.
في بحث جديد نُشر على غلاف مجلة Langmuir في 17 سبتمبر ، عمل Agonafer ، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية وعلوم المواد ، مع قطيرات من السوائل المختلفة على هياكل micropillar ذات أشكال مختلفة: مثلثات ، مربعات ودوائر. تتشابه القطرات الموجودة على قمم micropillars عندما يملأ كوب من الماء بالقدر الكافي لصنع شكل نصف كروي ، أو سطح هلالي ، على الجزء العلوي من الزجاج قبل أن يتسبب قطرة أخرى في الانسكاب.
تحتوي هياكل Agonafer الصغيرة على قطرات من السائل مع حوافها الحادة التي تشكل حاجز طاقة على السطح يمنع السائل من الانسكاب. بعض السوائل ، مثل الماء ، تخلق توتراً سطحياً عالياً وتخلق أقصى ضغط عندما يكون خط التماس مثبتاً على حافة المسام الداخلي للميكروبيلار. السوائل الأخرى ، مثل كحول الأيزوبروبيل أو المبردات ، تخلق توتراً منخفضاً على السطح وتخلق أقصى ضغط عند تثبيت خط التماس على الحافة الخارجية للهيكل.
وجد Agonafer أن شكل micropillar تحدث فرقًا في كمية السائل الذي تمسك به قبل أن تتسرب القطرات. يوفر هذا العمل ، وهو أول دراسة عن الاحتفاظ بالسائل على هياكل الأعمدة غير المتماثلة ، نظرة ثاقبة لتصميم الهياكل السطحية الدقيقة وهندسة النانو في العلوم والهندسة.
وقال أجونوفر "نريد أن تبقى القطرة في مكانها على قمة الميكروبيلار لأنها تساعد في عملية التبريد". "الشكل غير المتناظر يعزز نقل الحرارة. إن الغضروف المفصلي هو المكان الذي يحدث فيه أعلى انتقال حراري تبخيري ، لذلك أردنا أن نحاول زيادة تلك المنطقة."
في السابق ، طور Agonafer غشاء بأعمدة مجهرية دائرية مصممة لتبديد الحرارة في الأجهزة الإلكترونية. لقد بنى الغشاء على جلد طارد الينابيع ، وهي حشرة قديمة يمكنها التنفس من خلال بشرتها حتى تحت الماء. كان هذا أول عمل يستخدم السائل منخفض التوتر السطحي داخل هياكل الغشاء المسامي.
في البحث الجديد ، وجد Agonafer وفريقه أن قطرة مثبتة على micropillar الثلاثي أخذ أقل كمية من السائل قبل أن ينتشر ، والمعروفة باسم حجم الانفجار الحرج. عندما استخدموا سائل الأيزوبروبيل العالي التوتر السطحي وسائل العزل الكهربائي ، فإن تغيير شكل المسيلة الدقيقة من دائرية إلى ثلاثية أدى إلى انخفاض بنسبة 83 ٪ و 76 ٪ في حجم الانفجار الحرج ، على التوالي.
في النهاية ، وجد أن الحويصلة الدقيقة الدائرية لديها تراكم أكثر اتساقًا في حجم السائل مقارنة بالميكروبيلات المثلثة والمربعة.
وقال "إن الاحتفاظ بالسوائل على هياكل الأعمدة غير المتماثلة لها خصائص مختلفة جدا عن الركيزة الأسطوانية". "قد لا يؤدي هلال السائل السائل إلى تبليل الجزء العلوي بالكامل من سطح الحويصلة الدقيقة غير المتكافئة ، مما يخلق تحديًا كبيرًا لتحليل ملف التوازن."
يعمل Agonafer ومعمله الآن لتحسين شكل ونمط micropillars على مجموعة نحو تطوير جهاز التبادل الحراري التبخيري.
ليست هناك تعليقات: