على طريق الإلكترونيات الحرارية
رقاقة دقيقة تحول الحرارة إلى كهرباء
|
* إعداد: هدى حسن:
يجري العمل حاليا على استخدام رقاقة دقيقة يمكنها تحويل الحرارة إلى تيار كهربائي وذلك في مختبرات معهد ماساتشوستس في الولايات المتحدة، ويقول مخترعوها إنه يمكن استخدام الحرارة من محرك السيارة وتأمين طاقة للمعدات الإلكترونية وشحن بطاريات الحاسب الشخصي، وذلك عن طريق إعادة استخدام الحرارة المنبعثة من المعالج الدقيق للكمبيوتر الشخصي، أو ببساطة الاستفادة من الكهرباء المتولدة من حرارة الصحراء الحارقة، وقد تكون هذه الرقاقة ذكية ولكنها وبلا جدل لا تحمل اسما جذابا وهو: الصمام الثنائي الحراري ولكنها تمثل خطوة هامة في الإلكترونيات الحرارية التي شهدت بعض التغيرات منذ أن لاحظ المكتشف توماس أديسون التأثير الثرميوني عام 1883.
في الإنبوب الخوائي الثرميوني، يغلي القطب الكهربائي المشحون كهربائيا بسبب الإلكترونات الحرة والتي تقفز عبر الفجوة، منجذبة من قبل القوة المحركة الكهربائية المرتبط بقطب كهربائي آخر، ولكن يوجد نوع آخر من الإنبوب الخوائي الذي لا يحتاج لتغذيته بالكهرباء، عوضا عن ذلك فإنه يولد الكهرباء وإن لم تكن فعالة عن طريق استخدام الحرارة من البيئة، وتعطي الحرارة لبضعة الكترونات قوة حركية ( ناشطة ) كافية لتغلي وتجتاز فجوة صغيرة محدثة بذلك تيارا كهربائيا صغيرا، ولكن درجات الحرارة اللازمة لتوليد هذا التيار عالية جدا تصل إلى حوالي 1000 درجة مئوية، وهذه ليست فعالة جدا لأنها غالبا ما تكون باهظة الثمن كما يقول جاومين من جامعة كارديف نتيجة ذلك تم استخدام الصمامات الثنائية الحرارية في مجالات محدودة جداً مثل إنتاج كهرباء من مصادر في نوية المسابر الفضائية أو الأقمار الصناعية.
فكرة أفضل
لقد واجهت المحاولات لصنع نسخ معدلة نصف ناقلة للكهرباء من هذه الأجهزة صعوبات فنية في إيجاد فجوة خوائية ضيقة جدا بين طبقات الرقاقة، ولكن لدى بيتر هيجلشتاين، العالم الفيزيائي ميت ويان كوتشيروف في مركز تحويل الطاقة سولت ليك يوتاه فكرة أفضل، إن محاولتهم الأولى لإيجاد نسخة معدلة نصف ناقلة للكهرباء من صمام ثنائي حراري، ستعتمد على التشغيل في درجة حرارة منخفضة نسبيا تبلغ 200 درجة مئوية، إن الفكرة الجديدة تكمن في استبدال الفجوة الخوائية بطبقات من مواد نصف ناقلة غنية بالإلكترونات وقد وجد هؤلاء أن هذه الفكرة قوت التيار المتولد بشكل كبير، واستخدم الاثنان في اختبارات تم تمويلها من قبل الجيش الأميركي، نصف ناقل أساسه أنتيمونات، وهذا يشكل منبعا للإلكترونات المصحوبة بشوائب مانحة للإلكترون لتعطي فائضا من الإلكترونات وعلى عكس ذلك وضعوا مجمعا للإلكترونات المغشاة بشوائب ضعيفة الإلكترون، وتشتمل الحالتان على كثير من الإلكترونات الناقصة، مما أوجد شغرات إلكترونية موجبة، التغشية الكاملة بوضع طبقة إضافية غنية بالإلكترونات وعالية التغشية بين المنبع والمجمع، حصل الفريق على الكترونات أكثر لاجتياز الفجوة، ولكنهم لا يعلمون حتى الآن كيف تم ذلك، تفاصيل هذه العملية لا تزال قيد الدراسة كما يقول هيجلشتاين، ويتوقع الباحثان أن الإلكترونات ذات الطاقة العالية التي تصل إلى الطبقة الغنية بالإلكترون ستسبب تبعثر سلسلة التفاعل والتي يتجلى تأثيرها الإجمالي في تحويل كمية أكبر من الحرارة إلى تيار، إذ يقوم الإثنان حاليا بتنقية جهازهما ليتأكدا إن كان باستطاعته العمل تحت درجات حرارة منخفضة ولكن تحديهما الأكبر هو جعل الكلفة معقولة كما يقول مين.
.....
الرجوع
.....
|
|
|
|
توجه جميع المراسلات التحريرية والصحفية الى
chief@al-jazirah.com عناية رئيس التحرير
توجه جميع المراسلات الفنية الى
admin@al-jazirah.com عناية مدير وحدة الانترنت
Copyright 2002, Al-Jazirah Corporation, All rights Reserved
| 