درع الحرارة في الأجهزة الإلكترونية
الحرارة هي نوع من أنواع الطاقة و لكنها، و للأسف، تعتبر نوع من أنواع الطاقة الذي غالبا ما يضيع للمحيط و لا يتم الاستفادة منه. فمثلا، أجهزتنا الإلكترونية، من الحاسوب و التلفاز و الهاتف النقال، كلها تنتج الحرارة أثناء عملها و أثناء تحويلها للكهرباء إلى الضوء أو الصوت.
لذلك، فإن الباحثين يسارعون في البحث عن حلول للاستفادة من هذه الحرارة في عمليات أخرى أو في إيجاد حلول للتقليل من إنتاج الحرارة.
و لكن، لا تكمن مشكلة الحرارة في ضياعها فقط، بل إن الحرارة أيضا تضر بالأجهزة الإلكترونية المذكورة أعلاه فقد تسبب، مثلا، بالضرر بالبطارية في هذه الأجهزة إلى درجة قد تصل إلى تفجر البطارية.
لذلك نجد أن بعض الأجهزة الإلكترونية، كالحاسوب المحمول، تأتي مع أنظمة للتبريد كالمراوح الداخلية حتى تمنع ارتفاع درجات الحرارة إلى درجات خطيرة.
و لكن المشكلة مع أنظمة التبريد هذه أنها كبيرة الحجم، لذلك فلا نجدها موجودة في الهواتف النقالة مثلا.
و هنا يأتي دور “درع الحرارة” الذي قام بتطويره الباحثين من جامعة ستانفورد بهدف عزل الحرارة من مكونات الأجهزة الإلكترونية كالبروسيسور و البطارية.
يتكون هذا الدرع من أربعة طبقات هي:
1) الغرافين (Graphene).
2) موليبدينوم دايسلفايد (MoS2).
3) موليبدنوم دايسيلنايد (MoSe2).
4) تنجستين دايسيلنايد (WSe2).
تصل سماكة هذه الأربع طبفات معا إلى 2-3 نانومترات فقط. تعمل هذه الطبقات كالزجاج الذي يعزل الصوت في الاستديوهات الموسيقية. و لكنها توفر العزل الحراري بمئة مرة أكثر من طبقة زجاج بنفس السماكة.
يستخدم الكثير من المهندسين حاليا طبقات من الزجاج و البلاستيك لعزل الحرارة في الأجهزة الإلكترونية. لذلك، فإن استخدام هذه الطبقات عوضا عن ذلك سيؤدي إلى تصغير حجم الأجهزة الإلكترونية و عزل الحرارة بكفاءة أكبر.
يبقى هناك تحدي واحد فقط و هو إيجاد طريقة أسرع لإنتاج هذه الطبقات الأربعة بالجملة.
المصادر:
(1) Nanowerk. (2019). A heat shield just 10 atoms thick to protect electronic devices. [online] Available at: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=53415.php [Accessed 22 Aug. 2019].
(2) Vaziri, S., Yalon, E., Muñoz Rojo, M., Suryavanshi, S., Zhang, H., McClellan, C., Bailey, C., Smithe, K., Gabourie, A., Chen, V., Deshmukh, S., Bendersky, L., Davydov, A. and Pop, E. (2019). Ultrahigh thermal isolation across heterogeneously layered two-dimensional materials. Science Advances, 5(8).
