نوآوری در مدیریت برای توسعه پایدار

Kolnegar Private Media (Management Innovation for Sustainable Development)

5 مرداد 1404 7:01 ق.ظ

پیشرفت فیزیک: نظریه اثر تامسون ۱۷۴ ساله در آزمایش واقعی اثبات شد

پیشرفت فیزیک: نظریه اثر تامسون ۱۷۴ ساله در آزمایش واقعی اثبات شد

۲۱ ژوئیه ۲۰۲۵، ماریا موچرینو -یک ماژول ترموالکتریک سیبک (به زبان انگلیسی: ژنراتور ترموالکتریک) تولید شده توسط TECTEG MFR.

محققان ژاپنی برای اولین بار اثر عرضی تامسون را مشاهده کردند، یک پدیده ترموالکتریک که امکان کنترل جهت جریان‌های گرمایش و سرمایش را با تغییر جهت میدان مغناطیسی فراهم می‌کند.

درک علمی چگونگی تعامل گرما و الکتریسیته از قرن نوزدهم سرچشمه می‌گیرد. در آن زمان، فیزیکدانان فقط وجود اثر عرضی تامسون را تئوریزه می‌کردند، که به جهتی اشاره دارد که جریان الکتریکی و گرادیان دما در آن جریان دارند. اکنون، برای اولین بار، فیزیکدانان ژاپنی ثابت کردند که این اثر واقعاً وجود دارد.

دستگاهی را تصور کنید که بتواند با تغییر میدان مغناطیسی، به طور فعال بین گرمایش و سرمایش یک منطقه هدف تغییر حالت دهد، نه اینکه نیاز به جدا کردن واحدهای گرمایش و سرمایش یا معکوس کردن جهت جریان مانند خنک‌کننده‌های پلتیر داشته باشد. این می‌تواند انقلابی باشد.

در مطالعه‌ای که در Nature Physics منتشر شد، تیمی از محققان به رهبری آتسوشی تاکاهاگی از دانشگاه ناگویا و کن-ایچی اوچیدا از دانشگاه توکیو «مشاهده اثر عرضی تامسون را در یک آلیاژ نیمه فلزی Bi88Sb12 با تصویربرداری ترموالکتریک» گزارش کردند.

نویسندگان مطالعه ادامه دادند: «آزمایش‌ها و تحلیل‌های ما تفاوت اساسی بین اثرات متعارف و عرضی تامسون را نشان می‌دهد. در حالی که اولی صرفاً به مشتق دمایی ضریب سیبک بستگی دارد، دومی به مشتق دما و بزرگی ضریب نرنست بستگی دارد. مشاهده اثر عرضی تامسون مفهوم جدیدی را برای فناوری‌های مدیریت حرارتی فعال ارائه می‌دهد.»

فیزیکدانان در مشاهده اثر عرضی تامسون مشکل داشتند زیرا اثرات حرارتی رقیب پلتیر و اتینگهاوزن تداخل ایجاد می‌کردند.با این حال، محققان از یک رسانای نیمه‌فلزی بیسموت و آنتیموان استفاده کردند که تا حدی توضیح می‌دهد که چرا این اثر در گذشته حاصل نشده بود، طبق گفته IFLScience. آنها آن را به دلیل اثر قوی نرنست آن در اطراف دمای اتاق، طبق Phys، انتخاب کردند.

آنها گرمایش و سرمایش را در یک ورق Bi88Sb12 با اعمال جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی در زوایای عمود مشاهده کردند. این ماده، به ویژه، برای دستیابی نهایی به اثرات مطلوب بسیار مناسب بود. از آنجایی که جریان به صورت طولی در ماده جریان می‌یابد، آنها گرما را به یک طرف، نه به انتها، اعمال کردند و میدان مغناطیسی را از بالا هدایت کردند.

برای حل مشکل جداسازی سیگنال، محققان ژاپنی به Phys گفتند که از یک دوربین مادون قرمز برای مشاهده پاسخ حرارتی نمونه هنگام اعمال جریان الکتریکی تناوبی استفاده کرده‌اند.

«با استخراج مؤلفه مدولاسیون دما که با همان فرکانس جریان اعمال شده نوسان می‌کند از تصاویر حرارتی گرفته شده، توانستیم سیگنال‌های ترموالکتریک را از گرمایش ژول جدا کنیم.»

Phys ادامه داد: «هنگامی که آنها تشخیص دادند که توزیع فضایی اثر عرضی تامسون با سایر اثرات رقیب متفاوت است، توانستند اندازه‌گیری‌ها را با و بدون گرادیان دما انجام دهند. سپس نتایج را کم کردند تا سیگنال عرضی تامسون خالص را جدا کنند.»

آنها دریافتند که می‌توانند با تغییر جهت میدان مغناطیسی، بین گرمایش و سرمایش تغییر حالت دهند، که آنها را شگفت‌زده کرد، و این می‌تواند عملکرد دستگاه‌های خنک‌کننده ترموالکتریک عرضی را بهبود بخشد.

اکنون، محققان قصد دارند به یافتن موادی که بیشترین تأثیر را برای تولید اثر عرضی تامسون دارند، ادامه دهند، که محققان به Phys نتیجه گرفتند، «راهی مهم برای تحقیقات آینده» خواهد بود.

https://interestingengineering.com

آیا این نوشته برایتان مفید بود؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *