پژوهشگران دیود حرارتی ساخته اند که می تواند جریان گرما را کنترل کند و عمر باتری را افزایش دهد.

به گزارش ایسنا، تلفن های همراه هوشمند، خودروهای برقی و دستگاه های دیگری که داغ می شوند، ممکن است به زودی ابزار قدرتمند تازه ای برای خنک ماندن در اختیار داشته باشند. مهندسان دانشگاه هیوستون یک روش نوین مدیریت حرارتی توسعه داده اند که مانند یک دیود حرارتی عمل می کند و اجازه می دهد گرما فقط در یک جهت جریان پیدا کند.

به نقل از دیجیتال ترندز، این دستاورد که بر پایه مفهومی به نام یک سوسازی حرارتی (thermal rectification) بنا شده، توسط بو ژائو ، استاد مهندسی کالج مهندسی کالن و دانشجوی دکترای او سینا جعفری توسعه یافته است. این فناوری جدید می تواند به دستگاه های الکترونیکی کمک کند نقاط داغ را بهتر کنترل کنند، از داغ شدن بیش ازحد جلوگیری شود و در نتیجه عمر باتری افزایش یابد. نتایج این پژوهش در نشریه Physical Review Research منتشر شده است.

تلفن های هوشمند و دستگاه های قابل حمل امروزی اغلب با مشکل گرما روبه رو هستند، زیرا مواد سنتی اجازه می دهند انرژی حرارتی در همه جهات آزادانه حرکت کند. این یعنی گرمای تولیدشده توسط باتری یا پردازنده می تواند در داخل دستگاه باقی بماند یا حتی به قطعات بازگردد؛ موضوعی که باعث افزایش دما، کاهش عملکرد و فرسودگی سریع تر باتری می شود.

طراحی جدید دیود حرارتی این وضعیت را تغییر می دهد: گرما را به جلو هدایت می کند و از بازگشت آن جلوگیری می کند و به مهندسان امکان می دهد دمای داخلی دستگاه ها را با دقت بیشتری تنظیم کنند.

گروه پژوهشی به جای استفاده از مواد معمولی که اجازه می دهند گرما آزادانه جابه جا شود، ساختارهایی از مواد نیمه رسانا را در حضور میدان مغناطیسی به کار گرفتند. این میدان مغناطیسی نحوه حرکت انرژی را در مقیاس میکروسکوپی تغییر می دهد و مسیر یک طرفه ای برای گرما ایجاد می کند که مشابه دیود الکتریکی است که جریان را فقط در یک جهت عبور می دهد.

این سازوکار باعث می شود گرما از نواحی حساس دور شود و نتواند دوباره به آن ها بازگردد.

با کنترل انتقال گرمای تابشی به این شیوه، این فناوری شکل جدیدی از مدیریت حرارتی را ارائه می دهد که می تواند خطر داغ شدن بیش ازحد را در گوشی ها، خودروهای برقی، ماهواره ها و حتی سامانه های پیشرفته هوش مصنوعی کاهش دهد؛ مناطقی که تجمع گرما یک چالش جدی طراحی است.

پیش از این نوآوری، داغ شدن بیش ازحد یکی از عوامل محدودکننده عمر باتری و قابلیت اطمینان دستگاه ها بود و دمای بالا می توانست فرسایش باتری را تسریع کند. دیود حرارتی می تواند حتی در استفاده سنگین یا در محیط های گرم، دمای قطعات کلیدی را در محدوده ای ایمن نگه دارد.

در حال حاضر، دیود حرارتی بیشتر در قالب مدل ها و شبیه سازی های رایانه ای وجود دارد، اما پژوهشگران در حال ساخت نمونه های واقعی برای آزمایش عملکرد آن خارج از محیط آزمایشگاهی هستند. اگر این فناوری همان طور که انتظار می رود عمل کند، می تواند با هدایت گرما به دور از قطعات حساس، دستگاه ها را خنک تر و ایمن تر نگه دارد و طول عمر باتری و پایداری عملکرد را افزایش دهد.

این دستاورد تنها به گوشی های هوشمند محدود نمی شود و می تواند برای خودروهای برقی، ماهواره ها و سایر تجهیزات الکترونیکی که با مشکل گرما دست وپنجه نرم می کنند نیز مفید باشد. هرچند ممکن است چند سال طول بکشد تا این فناوری به محصولات روزمره برسد، اما این پیشرفت راهکاری امیدوارکننده برای حل یکی از رایج ترین مشکلات دنیای فناوری ارائه می دهد.