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Jul 15, 2023

플라즈마 빔은 순식간에 물체를 냉각시킬 수 있습니다.

연구원들은 목표물을 냉각시키기 위해 열역학적 특성에 의존하는 '동결 광선'을 개발했습니다. 앤드류 폴 | 게시일: 2023년 8월 3일 오후 12:00(EDT) 지구의 공기는 대개 적당하고 편리합니다.

연구원들은 목표물을 냉각시키기 위해 열역학적 특성에 의존하는 '동결 광선'을 개발했습니다.

앤드류 폴 | 게시일: 2023년 8월 3일 오후 12:00(EDT)

지구의 공기는 종종 군용기의 전자 시스템을 위한 적절하고 편리한 냉각수인 반면, 바다는 해군 선박의 경우 유사하게 기능합니다. 그러나 예를 들어 대기권 상층부나 우주 공간과 같이 행성 표면에서 멀어질수록 두 소스 모두 정확하게 사용할 수 없습니다. 냉각수가 무겁고 귀중한 온보드 공간을 차지한다는 점을 고려하면 전자 제품을 안전한 온도로 유지하는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 최근 ACS Nano에 발표된 새로운 연구 결과에 따르면, 아이러니하게도 별과 번개를 구성하는 동일한 물질인 플라즈마를 활용함으로써 한 가지 잠재적인 도움을 찾을 수 있습니다.

버지니아 대학의 열 공학 실험 및 시뮬레이션(ExSITE) 연구실 연구원들은 이전에는 실현되지 않았던 매우 유망한 표면 냉각 방법인 플라즈마 "동결" 광선을 발견했습니다.

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플라즈마를 사용하여 온도를 낮추는 것은 직관에 어긋나는 것처럼 보일 수 있습니다. 결국 플라즈마는 쉽게 화씨 45,000도 이상까지 가열될 수 있습니다. 그러나 기계 및 항공우주 엔지니어인 Patrick Hopkins에 따르면 물질의 네 번째 상태에 집중된 제트를 쏘는 것은 믿을 수 없을 정도로 흥미로운 열역학적 결과를 제공할 수 있습니다.

최근 Hopkins는 “제가 전문으로 하는 일은 매우 빠르고 매우 작은 온도 측정을 수행하는 것입니다.”라고 설명했습니다. "따라서 플라즈마를 켰을 때 플라즈마가 닿는 곳의 온도를 즉시 측정할 수 있었고 표면이 어떻게 변했는지 확인할 수 있었습니다."

실험에서 Hopkin 팀은 세라믹으로 코팅된 얇은 바늘을 통해 금도금 대상에 헬륨 생성 플라즈마의 보라색 제트를 발사했습니다. 그런 다음 특수한 맞춤형 현미경 장비를 사용하여 표적 표면에 미치는 영향을 측정하여 몇 가지 놀라운 결과를 기록했습니다.

Hopkins는 “우리는 먼저 표면이 차가워진 다음 뜨거워지는 것을 보았습니다.”라고 말했습니다.

현상에 대한 반복적인 테스트와 관찰 끝에 팀은 플라즈마 빔이 먼저 탄소와 물 분자로 이루어진 아주 얇은 층에 충돌해야 한다고 판단했습니다. 이 층은 수영장에서 나온 후 공기 건조할 때 발생하는 것과 마찬가지로 코팅을 빠르게 증발시킵니다. 여름. 또는 더 간단히 말하면 Hopkins는 재료에 땀을 흘리고 있습니다.

“신체에서 물 분자가 증발하려면 에너지가 필요합니다. 몸에서 에너지가 소모되기 때문에 추위를 느끼는 것입니다.”라고 Hopkins는 말했습니다. "이 경우 플라즈마는 흡수된 [분자]를 찢어내고 에너지가 방출되어 냉각됩니다."

연구자들은 몇 마이크로초 동안 온도가 몇도 정도 감소하는 것을 측정했습니다. 아마도 인간의 눈에는 그리 인상적이지 않을 것입니다. 그러나 이러한 차이는 섬세하고 고도로 발전된 전자 장치 및 장비에 매우 도움이 될 수 있습니다. 앞으로 Hopkins 팀은 다양한 플라즈마 가스와 구리 및 반도체와 같은 다양한 재료에 미치는 영향을 실험하고 있습니다. 결국 연구원들은 로봇 팔 부착물이 전극의 작은 플라즈마 샷을 통해 냉각할 장치의 핫스팟을 찾아낼 수 있는 시대를 구상하고 있습니다.

“이 플라즈마 제트는 레이저 빔과 같습니다. 그것은 번개와 같습니다.”라고 Hopkins는 말했습니다. “극도로 현지화될 수 있습니다.”

Andrew Paul은 기술 뉴스를 다루는 Popular Science의 전속 작가입니다. 이전에 그는 The AV Club 및 Input에 정기적으로 기고했으며 최근에는 Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC 및 McSweeney의 Internet Tendency에서도 작품을 선보였습니다. 그는 인디애나폴리스 외곽에 살고 있습니다.