Podivuhodné zmrazovací zbraně jsou oblíbenou rekvizitou padouchů, od Batmana až po Tučňáky z Madagaskaru. Nešťastné oběti v ledu bývají efektivní a zároveň tak trochu komické. Jak se zdá fyzici americké University of Virginia se shlédli v padouších a pracují na takovém zařízení, i když namísto obětí zločinů bude, doufejme, chladit elektroniku v kosmickém prostoru.
Na počátku „padoušského“ výzkumu byl pokrok ve fyzice plazmatu. Je natolik slibný, že přiměl americké letectvo, aby přidělilo750 tisíc dolarů laboratoři Experiments and Simulations in Thermal Engineering ExSiTE Lab, kterou vede Patrick Hopkins. Peníze financují tříletý projekt zabývající se vývojem technologie zmrazovacího paprsku. Prototyp zařízení postaví spinout Laser Therminal, který rovněž vede Hopkins.
Na první pohled se zdá, že používat plazma ke chlazení je jako grilovat na ledu. Plazma je obvykle ionizovaný plyn, jehož teplota může mnohonásobě převyšovat teplotu na povrchu Slunce. Plazma ale dovede překvapit. Navzdory vysoké teplotě může mít při interakci s jinými materiály chladící účinky.
Když paprsek plazmatu zasáhne cíl, dojde díky souhře fyzikálních a chemických mechanismů k odpařování vody a oxidu uhličitého. Takový proces odebírá energii a teplota objektu rychle klesá.
Není to ale úplně jednoduché. Badatelé zjistili, že když plazma zasáhne cíl, jeho teplota nejprve poklesne, ale pak se zase zvýší. Museli to řešit, protože ještě nikdo tak přesně neměřil teplotu za podobných okolností a nemohli tím pádem navazovat na starší výzkum. Zdá se, že řešením jsou pulzy plazmatu.
Americké letectvo a vesmírné síly se o tuhle technologii velice zajímají. Mají totiž problém s chlazením elektroniky ve vesmíru nebo ve velkých výškách. Obvykle se chladí vodou nebo vzduchem, což je ve vesmíru nebo blízko něj pochopitelně komplikované. Existují i další postupy, ale jsou vesměs problematické.
Plazmový zmrazovací paprsek nabízí slibnou alternativu. Vojáci si to představují tak, že na příslušném satelitu, raketě či letounu bude pracovat robotická paže, která bude vybavená senzory. Když zjistí zvýšenou teplotu na důležité elektronice, zasáhne dané místo zmrazovacím paprskem.
Výzkum je teprve v počátcích. Hopkinsův tým využívá zařízení vypůjčené od námořnictva, v němž v roli plazmatu funguje helium. Do budoucna hodlají postavit kompaktnější a lehčí prototyp a v něm využívat jako plazma jiné plyny, které by mohly být efektivnější. Nechme se překvapit.
Video: Nanoscale Heat Transfer: From Materials to Devices, by Prof. Patrick Hopkins
Literatura
Magie termodynamiky dokáže chladit bez spotřeby energie
Autor: Stanislav Mihulka (24.04.2019)
Nejchladnější chemická reakce všech dob předvedla ultrapomalé pohyby molekul
Autor: Stanislav Mihulka (03.12.2019)
Extrémně ultrachladné atomy mohou tvarovat či směrovat světlo
Autor: Stanislav Mihulka (06.09.2020)
Důmyslný střešní materiál se ochlazuje v létě a ohřívá v zimě
Autor: Stanislav Mihulka (27.12.2021)
Strukturovaný materiál po 266 letech skoncoval s Leidenfrostovým jevem
Autor: Stanislav Mihulka (01.02.2022)
Diskuze:
Miluji
Tomáš Černák,2023-09-08 23:23:02
tyhle články, kde nevysvětlí ani prd. Ještě jako umím pochopit, kde se vezme voda a CO2 na Zemi. Byť s ohledem na její množství v atmosféře to nebude nic moc. Ale kde se vezme ve vesmíru?
O faktu, že aby se voda nebo CO2 odpařily, měli by být jiné než v plynné formě, snad ani nemluvě.
Takže kde se na povrchu chlazeného objektu najdou to nevím, ale dejme tomu, že tam v nějakém stopovém množství jsou.
Problém je, že stopové množství je o ničem. Gram odpařené vody odpovídá cca 333 J, to samo o sobě není nic zajímavého (běžné procesory pro vesmír mají kolem 20-30W tepelnou emisi) a přitom většina energie k odparu je dodána paprskem ne chlazeným objektem. A gram, to je sakra hodně oproti stopovému množství.
Takže mi to přijde jako další klasický "vědecký" podvod, který využívá toho, že v agenturách, které rozdělují peníze dnes, sedí humanitně "vzdělaní" nadutci a ne inženýři, technikové a fyzici.
Re: Miluji
Jirka Naxera,2023-09-09 02:06:02
Neni to tak hrozne. Clanek na Oslu je de-facto preklad clanku prvniho, a receno diplmaticky, jsem z nej ponekud rozpacity.
Ten druhy link ( https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02417 ) na samotny clanek neni za paywallem, a ten uz (alespon pri beznem proscrollovani ve 2 rano, vic nezvladnu) smysl dava.
Dovolim si navnadit Abstractem (lidi, verili byste, ze ten pubodni clanek je review aktualniho vyzkumu? ;-)
Abstract
The coupled interactions among the fundamental carriers of charge, heat, and electromagnetic fields at interfaces and boundaries give rise to energetic processes that enable a wide array of technologies. The energy transduction among these coupled carriers results in thermal dissipation at these surfaces, often quantified by the thermal boundary resistance, thus driving the functionalities of the modern nanotechnologies that are continuing to provide transformational benefits in computing, communication, health care, clean energy, power recycling, sensing, and manufacturing, to name a few. It is the purpose of this Review to summarize recent works that have been reported on ultrafast and nanoscale energy transduction and heat transfer mechanisms across interfaces when different thermal carriers couple near or across interfaces. We review coupled heat transfer mechanisms at interfaces of solids, liquids, gasses, and plasmas that drive the resulting interfacial heat transfer and temperature gradients due to energy and momentum coupling among various combinations of electrons, vibrons, photons, polaritons (plasmon polaritons and phonon polaritons), and molecules. These interfacial thermal transport processes with coupled energy carriers involve relatively recent research, and thus, several opportunities exist to further develop these nascent fields, which we comment on throughout the course of this Review.
Re: Miluji
Roman Sobotka,2023-09-10 05:53:27
Rozdelovani penez do vedy pomoci grantu ma hromadu problemu, ale neni to tak, ze by
projekty napr z materialoveho inzenyrstvi hodnotil nekdo humanitne zamereny. Standartni
grantovka ma oborove panely a jednotlivy clenove panelu by meli vykazovat (podle CV) jasnou
profesni nalezitost. Kazdy projekt ma navic 2-3 externi hodnoceni od lidi z oboru. Problem zacina
s kvalitou panelistu (zpravodaju), protoze je to casove velmi nevdecne, v podstate nekolik tydnu prace pro kazdou vyzvu. Takze to nikdo nechce delat, nic za to vetsinou neni. Podobne je problem sehnat kvalitniho recenzenta, kazdy si dvakrat rozmysli nabrat si dalsi praci. Vypracovat slusny
posudek zabere min. 2 dny. Nektere grantovky recenze hradi (norove posilali za posudek kolem
3500,- CZK), ale stejne maji problem nekoho uhnat.
Co jsme videl marnit penize na ruzne ptakoviny, tak to se tyka spise uznych regionalnich projektu, prihranicni spoluprace atd. Takova Korutanska vlada v Rakousku dokaze vyhazet desitky mil EUR na 'zelene' projekty, ktere nemaji zadny smysl. Tam asi rozhoduje ciste urednik, ktery chce klidne spat, ze zachranuje planetu. MSMT to delalo podobne, ted se snad trochu poucili a nejake vedecke hodnoceni maji. Ale zadna slava to asi nebude.
V tvrde soutezi jako je treba ERC nelze dostat penize na spatny projekt. Je ale prakticky nutne vysledky a cile nadstrelit (musi to byt 'ambitious'), protoze to pisou vsichni (a hodnotitele take pisou granty, takze to berou OK). Zaroven je dobre mit uz cast splneno, aby pripadne nebyl maler, ze se nic neopublikuje. Co moc nefunguje, je zpetne hodnoceni, jestli se alespon castecne splnilo, co se slibilo. Clenove panelu jsou radi, ze vubec projdou a nejak vyhodnoti ty stovky novych zadosti. Takze se resi hlavne publikace, alespon jestli zamerenim odpovidaji puvodnimu projektu. A ty nemusi byt nic extra, i kdyz to v projektu vypadalo na nobelovku. Tady ten system skripe. Cela problematika grantovych penez je slozita a vyzadovala by mnohem delsi text.
Re: Miluji
Pavel Riedl,2023-09-10 08:31:22
U základního výzkumu není nic jisté. Procházíte místy, kde neexistují cesty ani mapy. Místy, kde nikdo nikdy nebyl. Neexistuje nikdo, kdo opravdu ví, že to tudy nejde...
Přidělený grant není žádná enormní suma, takových projektů jsou stovky a pokud z nich vyjde jeden z desíti, tak to bohatě zaplatí.
PS: Argument proti, který nabízíte, je ta prošlapaná cestička. Podle ní to nejde, ale oni jdou jinudy...
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
