التغير المناخي

مواد تبرد بسرعة هائلة قد تسهم في مقاومة تغير المناخ

كلما زادت قدرة المادة على تغيير درجة حرارتها، زادت كفائتها في تطبيقات التبريد. وحدد الباحثون في العام 2019 نوعين فريدين من المواد التي تتغير درجة حرارتها بمعدلات غير مسبوقة. يستجيب أحد النوعين للقوة المطبقة عليه، ويستجيب الآخر للضغط.

وتمتاز مواد كثيرة بتأثير حراري مرن خفيف على الأقل، إذ ترتفع درجة حرارتها بمعدلات قليلة عند شدها أو الضغط عليها. وأفضل المواد التي نعرفها ذات التأثير الحراري المرن السبائك المتذكرة للشكل؛ تعمل هذه السبائك وفقًا لتغير الطور بآلية تشبه تجمد الماء السائل وتحوله إلى جليد.

وبالإمكان تغيير شكل المادة، وأن تبقى على شكلها الجديد خلال طور واحد، لكن التركيب البلوري للسبيكة ينتقل إلى مرحلة أصلب ويعود إلى الشكل الذي كان عليه سابقًا عند زيادة الحرارة، ولهذا سميت السبائك المتذكرة للشكل بهذا الاسم.

واكتشف فريق من الباحثين في جامعة العلوم والتقنية في بكين في العام الماضي سبيكة جديدة متذكرة للشكل مكونة من النيكل والمنغنيز والتيتانيوم، وقال الباحثون إنها تمتاز بالتغير الهائل في درجة الحرارة، والذي يبلغ 31.5 درجة. وقال أنتوني بليز، عالم فيزياء الجوامد في جامعة برشلونة، والذي كان جزءًا من فريق البحث، وفقًا لموقع وايرد «إنها المادة الأفضل حتى اليوم.»

حلول جديدة

تكمن المشكلة عامة في محدودية استخدام هذه السبائك المتذكرة للشكل، إذ تستنفد هذه السبائك المعدنية بعد الضغط عليها وتشويهها مرات كثيرة. ولهذا بحث العلماء عن مواد أخرى لها صفات مشابهة، ومنها النيوبنتيل جليكول، وهي مادة حرارية ضغطية، تتغير حرارتها عند تطبيق ضغط عليها، وهي طرية وقابلة للتشوه، وتتكون من جزيئات بلورية بلاستيكية مرتبطة بصورة غير محكمة.

وعلى الرغم من أن المواد الحرارية الضغطية أقل عرضة للاستنفاد من المواد الحرارية المرنة، تتطلب هذه المواد ضغطًا هائلًا جدًا، وعزلًا عن محيطها. وقال جاكا توسيك، الباحث في جامعة لوبليانا في سلوفينيا «يصعب تبادل الحرارة بين هذه المادة ومحيطها إن أغلقنا النظام بأكمله.»

ويركز علماء آخرون اليوم على المواد الحرارية التي تستجيب لمحفزات متعددة في الوقت ذاته، كالقوة والمجال المغناطيسي، والتي قد تؤدي إلى تغيرات أكبر في درجة الحرارة وبكفاءة أعلى.

ويستهلك التبريد والتكييف معًا خمس طاقة العالم، وسيزداد الطلب عليهما مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية. ومعظم الغازات المستخدمة اليوم في الثلاجات والمكيفات من غازات الدفيئة السامة سريعة الاشتعال، وتسهم كثيرًا في الاحترار العالمي عندما تتسرب إلى الهواء. وقد تساهم السبائك المتذكرة للشكل والمادة البلاستيكية البلورية الجديدة التي تبرد بسرعة عند تطبيق قوة أو ضغط عليها في إنتاج ثلاجات ومكيفات هواء صديقة للبيئة تساعدنا على تخفيف آثار تغير المناخ.

– المصدر: مواد تبرد بسرعة هائلة قد تسهم في مقاومة تغير المناخ على موقع مرصد المستقبل.

مرصد المستقبل

مرصد المستقبل هي منصة علمية عالمية لاستشراف المستقبل تعمل على تغطية آخر ما توصل له العلم وقطاع التكنولوجيا باللغة العربية بشكل يومي من خلال المقالات البحثية والإنفوجرافيك والمواد المرئية. المرصد هو ناتج شراكة استراتيجية بين مؤسسة دبي للمستقبل وشركة مرصد المستقبل ذ.ذ.م. يتكون فريق العمل من خبراء ومحللين من كلتا المؤسستين لتعزيز العلم والابتكار في المنطقة.