طور فريق بحثي من جامعة رايس الأمريكية مبادلاً حرارياً جديداً قائماً على صفائح بوليمرية فائقة الرقة، حيث يمكن لأداء نقل الحرارة الخاص به أن ينافس المبادلات الحرارية المعدنية التقليدية، مع تمتعه بمزايا أكبر من حيث التكلفة ومقاومة التآكل. نُشرت هذه الدراسة في مجلة "العلوم المتقدمة".
المبادلات الحرارية هي مكونات رئيسية في أجهزة مثل الحواسيب والسيارات ومراكز البيانات، تُستخدم لنقل الحرارة وضمان التشغيل الآمن. تعاني المبادلات الحرارية المعدنية التقليدية من مشاكل مثل الثقل وسهولة الصدأ وتكلفة الصيانة المرتفعة. على الرغم من اعتبار مواد البوليمر بديلاً محتملاً نظراً لخفتها ومقاومتها للتآكل، إلا أن ضعف توصيل البلاستيك للحرارة يحد من تطبيقه في مجال التبادل الحراري.
تمكن فريق جامعة رايس من خلال تقنية رقائق الصفائح الرقيقة من ختم ودمج صفائح بوليمرية فائقة الرقة، مما قلل بشكل فعال من المقاومة الحرارية وحقق أداءً في نقل الحرارة يضاهي مستوى الأجهزة المعدنية. لا يسهل هذا التصميم التصنيع والتوسع فحسب، بل إن طبيعة مادته الشفافة تسهل أيضاً الكشف عن الانسدادات وإزالتها. يُظهر تحليل التكلفة أن قدرة التبريد لهذا المبادل الحراري البوليمري لكل دولار تبلغ ضعف إلى أربعة أضعاف قدرة الصفائح المعدنية التقليدية.
يكمن الابتكار الآخر لهذا التصميم في خاصية قابليته للنشر. يمكن تخزين الجهاز ونقله بشكل مسطح، وعندما يمر السائل من خلاله، يتمدد إلى 60 ضعف حجمه الأصلي، ثم يعود إلى شكله الأصلي بعد إخراج السائل. تُعد هذه الخاصية ذات قيمة كبيرة في سيناريوهات التطبيق ذات المساحة المحدودة، مثل المهام الفضائية والطائرات بدون طيار والأجهزة الإلكترونية الصغيرة.
