לאלף חום: תאוריה חדשנית מאפשרת שליטה יוצאת דופן בהולכת חום
לתאוריה שפיתחו חוקרים בטכניון ובקיימברידג' פוטנציאל יישומי כגון הפקת אנרגיה והגנה על מיכשור רגיש לחום
פרופ’ גל שמואל מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון פיתח תאוריה חדשנית המספקת שליטה בהולכת חום באופן שאינו קיים בטבע. המחקר נערך עם פרופ’ ג’ון וויליס מאוניברסיטת קיימברידג’ והתפרסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters.
הגישה שפיתחו החוקרים מבוססת על תכנון חומרים בעלי מבנה א-סימטרי ולא-אחיד בקנה מידה זעיר, בהשראת שיטות דומות אשר פותחו לשליטה באור וקול, אך מעולם לא להולכת חום. הקושי שהיה עד כה בפיתוח שיטות דומות נובע מהעובדה שאור וקול מתפשטים כגלים, ואילו חום מתפשט באמצעות תהליך ספונטני הקרוי דיפוזיה.
הפתרון שפיתחו וויליס ושמואל מבוסס על פיתוח שיטת הומוגניזציה ייחודית הממפה באופן מדויק את זרימת החום הממוצעת בחומרים מרוכבים. בשימוש השיטה, השניים מציעים מטא-חומרים תרמיים – חומרים מהונדסים בעלי תכונות תרמיות שאינן מצויות בטבע – בהם זרימת החום הממוצעת אינה סימטרית: דפוס זרימת החום תלוי בכיוון שממנו הוא נכנס לתוך החומר. הא-סימטריה המהונדסת מאפשרת “לאלף את החום” כך שיזרום באופן הרצוי.
לדברי פרופ’ שמואל, “יכולת זו חיונית ליישומים טכנולוגיים שונים, מרחיבה את ארגז הכלים שלנו בניהול חום ומספקות פתרונות חדשים להגנה על אלקטרוניקה רגישה לטמפרטורה ולניתוב חום יעיל במתקנים לקצירת אנרגיה תרמית.”
המחקר נתמך על ידי האיחוד האירופי באמצעות מענק ERC.
למאמר המלא לחצו כאן
