مادة غريبة تقوم بتوصيل الحرارة وعزلها في نفس الوقت داخل الأجهزة الإلكترونية

الأجهزة الإلكترونية

الأجهزة الإلكترونية تسخن عندما تعمل، وهذا تأثير ثانوي مزعج يؤثر على تصميم الأنظمة، حتى لا تحترق عند تشغيلها، ولكن مع استمرار تقلص الإلكترونيات، هناك مساحة أقل لأنظمة التبريد أو التهوية، ويصبح التحدي الأكبر هو إبقاء المكونات الحساسة بعيدة عن تلك التي تكون ساخنة.

مادة جديدة تسيطر على الحرارة بدل العوازل أو الموصلات

وفي الدراسة الجديدة، وجد باحثون في جامعة شيكاغو طريقة لصنع مواد مناسبة بشكل خاص لهذه الوظيفة، فبدلاً من أن يكون هناك عوازل أو موصِّلات، يمكن أن تؤدي هذه المواد الجديدة نوعاً ما كلا الوظيفتين في نفس الوقت، مما يمنع الحرارة من التحرك في اتجاه واحد مع السماح لها بالتحرك بحرية في اتجاه آخر.

يقول شي إن كيم، المؤلف الأول للدراسة: "أحد أكبر التحديات في مجال الإلكترونيات هو الاهتمام بالحرارة على هذا النطاق، لأن بعض مكونات الإلكترونيات غير مستقرة للغاية في درجات الحرارة المرتفعة، ولكن إذا تمكنا من استخدام مادة يمكنها توصيل الحرارة وعزل الحرارة في نفس الوقت في اتجاهات مختلفة، فيمكننا سحب الحرارة بعيداً عن مصدر الحرارة، مثل البطارية، مع تجنب الأجزاء الأكثر هشاشة في الجهاز."

والحل هو طبقة رقيقة من ثاني كبريتيد الموليبدينوم، وهو عادةً ما يكون موصل ممتاز للحرارة، لكن الفريق وجد أنه من خلال تكديس ألواح من المادة ثم تدوير كل منها قليلاً، لم تتمكن الحرارة تماماً من المرور بين الطبقات عمودياً، ومع ذلك، لا يزال بإمكانها التحرك أفقياً عبر الألواح نفسها.

الدروع الحرارية

ومن الناحية العملية، يمكن استخدام هذه التقنية لصنع دروع حرارية لا تمنع الحرارة فحسب، بل تنقلها بعيداً، ولا يمكن أن يمنع ذلك مكونات مثل البطاريات من تسخين الإلكترونيات القريبة الحساسة فحسب، بل يمنعها أيضاً من إتلاف نفسها بالحرارة المحتبسة.

كما يمكن لهذه التقنية أيضاً تحسين الإلكترونيات بطرق أخرى، مثل صنع مولدات كهروحرارية أكثر فعالية، وهي أجهزة تنتج تيار كهربائي من خلال فرق درجة الحرارة بين الجانب الساخن والجانب البارد.

والأهم من ذلك، يقول الباحثون أنه قد لا يكون ثاني كبريتيد الموليبدينوم فقط هو الذي يمكّن هذا التأثير، فهم يشكون في أن المواد الأخرى في نفس الترتيب يمكن أن تعطي نفس النتيجة أيضاً.