جنرال لواء

قد يعمل جهاز السيليكون الصغير على تشغيل الأجهزة المستقبلية باستخدام الحرارة المهدرة


من السهل رؤية الإلكترونيات تحول الكهرباء إلى حرارة. ومع ذلك ، فإن العكس نادر الحدوث. ابتكر مهندسون من مختبرات سانديا الوطنية جهازًا صغيرًا يعتمد على السيليكون يمكنه تحمل الحرارة وتحويلها إلى كهرباء.

"لقد طورنا طريقة جديدة لاستعادة الطاقة بشكل أساسي من الحرارة المهدرة. تنتج محركات السيارات الكثير من الحرارة وهذه الحرارة مجرد ضياع ، أليس كذلك؟ لذا تخيل إذا كان بإمكانك تحويل حرارة المحرك إلى طاقة كهربائية لسيارة هجينة. هذا هو قال بول ديفيدز ، الفيزيائي والباحث الرئيسي في الدراسة ، إن الخطوة الأولى في هذا الاتجاه ، ولكن هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به.

"على المدى القصير ، نتطلع إلى توفير مصدر طاقة مضغوط يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، ربما لاستبدال المولدات الكهروحرارية بالنظائر المشعة."

تم نشر النتائج والمزيد من التفاصيل حول الجهاز الصغير المستحيل مؤخرًا في المجلة تم تطبيق المراجعة البدنية.

أصغر من الظفر الخنصر البشري

الجهاز نفسه ليس مكونًا من السيليكون فقط. المحول الصغير هو نتيجة مواد شائعة مثل الألومنيوم والسيليكون وثاني أكسيد السيليكون (المعروف أيضًا باسم الزجاج) مجتمعة في هيكل فريد. الجهاز أصغر من الظفر الخنصر البشري ، ويبلغ قياسه 1/8 بوصة في 1/8 بوصة (حوالي 3 مم في 3 مم). الجزء الخارجي المعدني اللامع محفور بخطوط أصغر بحوالي 20 مرة من عرض شعرة الإنسان. تعمل هذه النقوش كنوع من قمع الأشعة تحت الحمراء في هذه الطبقة الرقيقة. يتم احتجاز هذا الإشعاع في ثاني أكسيد السيليكون ، مما يؤدي إلى تذبذبات كهربائية تبلغ 50 تريليون مرة كل ثانية. هذا يخلق ذهابًا وإيابًا من الإلكترونات بين الألومنيوم والسيليكون ، مما ينتج عنه تيار كهربائي مستمر.

العملية برمتها قابلة للتطوير بفضل كيفية هيكلة الفريق لتقويم الأشعة تحت الحمراء.

قال جوشوا شانك ، مهندس الكهرباء والمؤلف الأول للورقة البحثية: "لقد ركزنا عن عمد على المواد والعمليات الشائعة القابلة للتطوير. نظريًا ، يمكن لأي مرفق تجاري لتصنيع الدوائر المتكاملة أن يصنع هذه الكرات".

على الرغم من أن الجهاز الصغير مصنوع من مواد شائعة ، إلا أن الحصول على المزيج الصحيح منها وبناء الجهاز لم يكن سهلاً.

قال روب جاريكي ، مهندس التصنيع الذي قاد تطوير العمليات ، "هناك تعقيد هائل تحت الغطاء وتتطلب الأجهزة جميع أنواع حيل المعالجة لبنائها."

يعترف الفريق بأن أجهزتهم لديها مجال للتحسين ، لكن الجهاز نفسه واعد. لا ينتج إصدار المستقيم المذكور في المجلة سوى 8 نانوات من الطاقة لكل سنتيمتر مربع عند تعريضه لمصباح حراري عند 840 درجة فهرنهايت (449 درجة مئوية). من أجل تشغيل آلة حاسبة قياسية ، سيحتاج الفريق إلى مجموعة من المستقيمات أكبر من قطعة من الورق لتحويل طاقة كافية.

قال شانك: "نحن بحاجة إلى الاستمرار في التحسين من أجل أن نكون مشابهين لمجموعات RTG ، ولكن ستكون أدوات الريكتينا مفيدة لأي تطبيق تحتاج فيه إلى شيء ما للعمل بشكل موثوق به لفترة طويلة وحيث لا يمكنك الدخول وقم فقط بتغيير البطارية. ومع ذلك ، لن نكون بديلاً للألواح الشمسية كمصدر للطاقة على نطاق الشبكة ، على الأقل ليس في المدى القريب. "

أضاف ديفيدز ، "لقد قمنا بتقليل المشكلة ونبدأ الآن في الوصول إلى النقطة التي نشهد فيها مكاسب كبيرة نسبيًا في تحويل الطاقة ، وأعتقد أن هناك طريقًا للمضي قدمًا كبديل للكهرباء الحرارية. إنه شعور جيد أن نصل إلى هذه النقطة. سيكون رائعًا إذا تمكنا من توسيع نطاقها وتغيير العالم ".


شاهد الفيديو: Part 2 - Set and Programing Watchdog Timer in Arduino (كانون الثاني 2022).