مجلة عالم التكنولوجيا
مجلة تكنولوجية شاملة

مفاجأة.. الجمال مصدر إلهام لتقنية تبريد جديدة

0 170

طوّر العلماء تقنية تبريد جديدة باستخدام الطريقة التي تمنع بها الجمال نفسها من ارتفاع درجة الحرارة في الصحراء.

وعادة ما تكون الطريقة التي تهدأ بها الجمال (والحيوانات الأخرى والبشر أيضًا) هي التعرق. فعندما ترتفع درجة حرارة الجسم الداخلية، تبدأ الغدد العرقية في الجلد بإفراز العرق. تتراكم هذه المياه المالحة على الجلد، ويؤدي اختلاف الرطوبة بينه وبين الهواء الجاف إلى تبخر العرق على شكل بخار ماء، آخذًا معه الحرارة على شكل طاقة.

مفاجأة.. الجمال مصدر إلهام لتقنية تبريد جديدة
مفاجأة.. الجمال مصدر إلهام لتقنية تبريد جديدة

من خلال دراسة هذه العملية، طور العلماء تقنية تحاكي وظيفة الغدد العرقية باستخدام الهيدروجيل، وهي مادة تشبه الهلام مصممة لاحتواء كميات كبيرة من الماء. يمكن لطبقة واحدة من هذا الهيدروجيل أن تحافظ على شيء باردًا؛ عن طريق إطلاق الماء على مدار حوالي 40 ساعة، وبعد ذلك يجب إعادة تزويده بمزيد من “العرق”.

قال “جيفري غروسمان”؛ أحد كبار مؤلفي الدراسة: “أفاد علماء الحيوان بأن الجمل يجب أن يزيد من جهده للتعرق بنسبة 50% في النهار مقارنة بالذي يرتدي معطفًا من الصوف الطبيعي. هذا يعني أن الحيوان الذي لديه فراء أقل يجب أن ينتج المزيد من العرق ليظل هادئًا. لذا؛ فإن الهيدروجيل بدون طبقة عازلة في الأعلى سيفقد الماء بشكل أسرع من الماء الذي يحتوي على شيء يعمل كالفراء”.

للقيام بذلك، صمم علماء من معهد “MIT” طبقة هوائية تسمح بمرور بخار الماء. وأوضح “جروسمان”: “من خلال محاكاة نظام الفراء/ الغدد المزدوج في الجمال، صممنا طبقة ثنائية عازلة للتبخر، والتي -كما هو الحال بالنسبة للإبل- تسمح بتمديد كبير لوقت التبريد التبخيري السلبي لنفس المقدار من استهلاك المياه”.

وأبقى تصميم الفريق ثنائي الطبقات عينة عند درجة حرارة أقل بمقدار 7 درجات مئوية عن المناطق المحيطة بها لمدة 200 ساعة قبل أن تحتاج إلى “إعادة شحنها” بمزيد من الماء، أي خمس مرات أطول من نهج الطبقة الواحدة.

على عكس أنظمة التبريد التي تعتمد على مكيفات الهواء والثلاجات، لا تستخدم تقنية الهيدروجيل الهوائي أي كهرباء؛ ما يجعلها أكثر ملاءمة لملايين الأشخاص حول العالم الذين لا يحصلون على الكهرباء.

قال ” تشنغماو لو “؛ المؤلف الرئيسي للدراسة: “نريد أن تكون هذه تقنية صديقة للبيئة. بمجرد أن يجف الهيدروجيل تمامًا، يمكن غمره في الماء ويصبح رطبًا ويعمل مرة أخرى لدورات تبريد متعددة. ومع ذلك، فإن تكلفة تصنيع التقنية هي حاليًا عنق الزجاجة. ولكن مع الأخبار التي تفيد بأن لقاح فيروس كورونا من شركة فايزر قد يحتاج إلى الإبقاء عليه عند 70 درجة مئوية، فإن تقنية التبريد المحمولة منخفضة التكلفة مطلوبة”.

وأضاف “لو”: “أحد الأشياء الرئيسية التي تعلمناها في هذه الدراسة، هي فائدة إضافة العزل المسامي، والذي أعتقد أنه يمكن أن يكون مفيدًا لتنظيم درجة حرارة لقاح فيروس كورونا أيضًا. ومع مجموعة المواد الحالية لدينا؛ حيث لا تزال آلية إزالة الحرارة الرئيسية هي تبخر الماء، فمن غير المرجح أن تصل إلى درجات الحرارة المنخفضة هذه”.

باستخدام هذا الاكتشاف، يقول “لو”: “إن حل المشكلة قد يتمثل في إقران الثلج الجاف بالعزل المسامي. إلى حد ما، يقوم الناس بذلك بالفعل باستخدام حزم الثلج الجاف الموجودة. وللوصول إلى درجات حرارة أقل من تلك؛ نحتاج إلى تحسين تصميم مادة العزل. في هذه المرحلة، نتوقع أن يستغرق ذلك بضع سنوات من الجهد”.

المصدر:

Sciencefocus: Desert camels inspire a new cooling technology

اقرأ أيضًا:

فيزيائيون يطورون موصلًا فائقًا باستخدام الحالة الخامسة للمادة

الرابط المختصر :

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.