بازی آزاد

ساخت نوعی سیستم خنک سازی تجهیزات الکترونیکی با الهام از بال جیرجیرک ها

محققین دانشگاه دوک با همکاری اینتل به راهکاری جدید برای خنک سازی تجهیزات الکترونیکی قدرتمند دست یافته اند. آنها می خواهند فضای داخلی این ابزارها را با قطرات ریز آب پر کنند.

این فناوری که در ژورنال فیزیک کاربردی منتشر می شود، از بال های فوق آبگریز جیرجیرک ها الهام گرفته شده که به طور طبیعی آب را دفع می کنند. زمانی که دو قطره آب کوچک روی بال جیرجیرک بریزند، به یکدیگر متصل شده و قطره بزرگ تری را تشکیل می دهند. این عمل باعث آزادسازی مقداری انرژی می شود که برای بلند کردن آب از روی سطح بال به همراه گرد و غبار کفایت می کند. در واقع بال های جیرجیرک به فناوری پاکسازی خودکار مجهز هستند، اما مهندسین می گویند از همین اصل می توان برای انتقال حرارت نیز استفاده کرد.

البته آب ریختن روی مدارات الکترونیکی گران قیمت کار معقولی نیست، به همین دلیل پژوهشگران نوعی محفظه بخار طراحی کرده اند که درون سیستم های الکترونیکی قابل نصب است. در کف این محفظه، سطحی فوق آبگریز تعبیه شده و در قسمت سقف آن نیز حالت اسفنجی دارد.

زمانی که تجهیزات الکترونیکی داغ شوند، بخار موجود در محفظه به صورت قطرات ریز مایع در می آید و روی کف آبگریز می ریزد. سپس با مکانیسمی مشابه بال های جیرجیرک، این قطرات ریز به یکدیگر پیوسته و نهایتاً از روی سطح به بالا می جهند تا جذب سقف اسفنجی شوند. نهایتاً این پروسه دوباره از سر گرفته می شود.

یکی از نکات طراحی هوشمندانه فوق این است که به صورت خودکار قسمت های داغ تجهیزات را شناسایی می کند، چون در این مناطق بخار زودتر به مایع تبدیل می شود. همچنین برخلاف سیستم های خنک سازی کنونی، این سامانه به طور همزمان در دو راستای افقی و عمودی فعال است و بنابراین عملیات خنک کنندگی به صورت بهینه تر صورت می گیرد.

گفتنیست محفظه های بخار از نظر خنک سازی با دیگر سیستم های تجاری موجود در بازار قابل رقابت هستند، اما هنوز در عملکرد بهینه آنها در درازمدت به اثبات نرسیده و برای اطمینان از این موضوع به تحقیقات بیشتری نیاز داریم.

The post appeared first on .

ساخت نوعی سیستم خنک سازی تجهیزات الکترونیکی با الهام از بال جیرجیرک ها

ساخت فولاد با الهام از استخوان ها برای افزایش مقاومت سازه ها

قطعاً ابداع نوعی فولاد جدید که با الهام از ساختار استخوان ها ساخته شده باشد، می تواند سازه های فعلی را مقاوم تر کرده و به کاهش هزینه ها کمک شایانی کند. این ماده تازه، بسیار مقاوم تر از آن چیزی است که محققان تا پیش از این تصور می کردند و شاید از قابلیت ترمیم ترک های خود نیز بهره مند باشد.

برای ساخت نوعی ماده مستحکم تر از فولاد، محققان درباره ساختار استخوان ها تفکر کردند که موادی سبک وزن هستند اما مقاومت خوبی در برابر شکستگی از خود نشان می دهند. دلیل این استحکام، اتصال استخوان ها به کمک الگوها و اتصالات مختلف به یکدیگر است که مقاومت آن ها را در برابر انواع فشار افزایش می دهد. بنابراین محققان فولادی را مهندسی کرده اند که می تواند به همین شکل طراحی شود.

انسان ها از فولاد در سازه ها و زیرساخت های متعددی، از قطارها گرفته تا هواپیماها استفاده می کنند. فولاد ماده ای رایج است اما مقاومت پایینی دارد و بعد از مدتی ممکن است دچار ترک هایی شود که در نهایت، به شکستگی ماده منجر می گردند. اما نیازی به نگرانی نیست؛ چرا که سازندگان سازه های مختلف دقت زیادی به هنگام استفاده از فولاد از خود نشان می دهند و همین مسئله، منجر به افزایش هزینه های ساخت آن شده است.

دقیقاً به همین خاطر است که محققان به ساخت فولادی با مقاومت و دوام بیشتر روی آورده اند و آن را به شکل لایه ای ساخته اند. در این صورت، به هنگام ایجاد ترکی روی یکی از لایه ها، احتمال دارد که این ترک و حفره به سایر لایه ها منتقل نشود. ضمناً هر بخش از لایه ها، سختی متفاوتی از خود نشان می دهد و به صورت کل، مقاومت ماده را بیش از پیش بالا می برند.

بدیهی است که هنوز امکان آزمایش این ماده جدید در دنیای واقعی وجود ندارد؛ چرا که ریسک خطر آن می تواند بسیار بالا باشد. اما محققان این فولاد را با سایر نمونه ها سنجیده اند و پی برده اند که بیشترین مقاومت را در برابر ترک های مایکرو بعد از استفاده مداوم داشته است. ناگفته نماند که در نهایت، این ماده از فولاد معمولی گران قیمت تر خواهد بود، اما از آن جایی که مقدار اندکی از آن کارایی بیشتری در برابر فولاد دارد، می تواند در نهایت به کاهش هزینه ها منجر گردد.

The post appeared first on .

ساخت فولاد با الهام از استخوان ها برای افزایش مقاومت سازه ها

ساخت آدمک های تست تصادف چاق؛ نتیجه افزایش وزن آمریکایی ها

آدمک ها از میانه های قرن 19 پای ثابت تست های تصادف هستند. از آن تاریخ تاکنون این آدمک ها با شبیه سازی رفتار بدن سرنشینان در سوانح احتمالی باعث رفع ایرادات خودروها و در نتیجه نجات جان افراد بسیار زیادی شده اند.

شاید در جریان باشید که جمعیت کره زمین در حال پیر شدن است و امروزه بشر نسبت به پیشینیان خود بیشتر عمر می کند. اگر چه امید به زندگی در میان مردم کشورهای پیشرفته افزایش یافته، اما در مقایسه با نسل های قبل آنها چاق تر شده و میانگین وزن افراد جامعه بالاتر رفته است.

این مساله در آمریکا نیز نمود پیدا کرده و عده زیادی از جمعیت این کشور درگیر مشکل چاقی هستند؛ در کنار این میانگین سن رانندگان حاضر در جاده های آمریکا نیز بیشتر شده است.

با توجه به عوامل یاد شده، خودروسازان آمریکایی به این نتیجه رسیده اند که برای محافظت از این افراد در تصادف های احتمالی باید چاره ای اندیشیده شود.

برای این کار پروتوتایپ هایی از آدمک هایی سنگین تر طراحی شده اند که 123 کیلوگرم وزن داشته و در مقایسه با نمونه های معمولی از 45 کیلوگرم وزن بیشتری برخوردار هستند.

بر اساس گفته های دکتر استیوارت وانگ مدیر بخش بین المللی پزشکی-خودرویی دانشگاه میشیگان، پروتوتایپ های دیگری از افرادی که تا 70 کیلوگرم وزن اضافی دارند ساخته خواهند شد.

نتایج یک تحقیق نشان می دهد که بدن افراد چاق در تصادفات رخ داده تمایل بیشتری برای حرکت به زیر کمربند ایمنی دارد و همین امر منجر به آسیب و جراحت در بخش میانی بدن می شود. علاوه بر این در افراد مسن تر به دلیل ضعیف تر شدن ساختار سینه، احتمال آسیب پذیری در این بخش تا 15 برابر افزایش می یابد.

با در نظر گرفتن همه موارد، چاقی باز هم یکی دیگر از معایب خود را نشان می دهد که ممکن است حتی به قیمت از دست دادن جان تمام شود. علاوه بر این افزایش مصرف سوخت و نسبت بدتر قدرت به وزن از دیگر معایبی است که چاقی برای یک خودرو به همراه میاورد.

شایان ذکر است که آدمک های استفاده شده در تست تصادف، به دلیل ساختار پیچیده و بهره گیری از سنسورهای گوناگون بسیار گران بوده و ممکن است تا 400 هزار دلار قیمت داشته باشند.

صرف این هزینه و انجام تست های تصادف برای کاهش صدمات وارد شده به افراد حتی چاق یا میانسال نشان می دهد که جان مشتریان خودرو تا چه اندازه مهم است؛ فاکتوری که گهگاه پشت سودهای کلان مخفی مانده و توسط خودروسازان فعال در کشورهای در حال توسعه در نظر گرفته نمی شود.

The post appeared first on .

ساخت آدمک های تست تصادف چاق؛ نتیجه افزایش وزن آمریکایی ها

ساخت چیپ میکروالکترونیکی توسط محققین بدون استفاده از نیمه هادی ها

تا همین چند دهه پیش کامپیوترها از لامپ خلاء ساخته شده و اندازه ی آنها یک اتاق کامل را اشغال می کرد، آن هم در حالی که قدرت پردازششان به مراتب از تلفن های هوشمند امروزی کمتر بود.

حالا دانشمندان UC San Diego کامپیوتر مشابهی ساخته اند که بر خلاف محصولات امروزی در ساختش از ترانزیستورهای نیمه رسانا استفاده نشده است و به جای آن، مثل لامپ خلاء الکترون های آزاد را مورد استفاده قرار می دهد.

ساخت این کامپیوتر لیزری میکروالکترونیکی و تحقیق روی آن البته تنها در حوزه ی رایانه ها سودمند نیست و برای مثال می تواند به تولید پنل های خورشیدی، با قابلیت انتقال نیروی بسیار بیشتر منجر گردد.

در مورد مزیت های نیمه رساناهای ساخته شده از سیلیکون و مواد دیگر نیز تردیدی وجود ندارد، کما اینکه به لطف همین مواد امروز می توانیم میلیاردها ترانزیستور را در چند سانتیمتر فضا جای دهیم.

اما مسئله اینجاست که سرعت الکترون ها در این روش به میزان مقاومت مواد نیمه رسانای مورد استفاده در ساخت ترانزیستورها بستگی دارد. علاوه بر این در نیمه رساناها وضعیتی موسوم به گاف باند یا نوار ممنوعه وجود دارد که لازم است با صرف انرژی الکترون ها را از آن آزاد نمایید.

لامپ های خلاء چنین مشکلاتی را ندارند، چرا که الکترون های آزاد را برای انتقال جریان بین دو نقطه مورد استفاده قرار می دهند. اما مشکل دیگری که در این میان وجود دارد این است که چگونه الکترون های آزاد را تا اندازه نانو کوچک کنیم تا برای ساخت قطعات الکترونیکی کوچک کاربرد داشته باشند.

علاوه بر این، به جریان انداختن الکترون ها، جریان فشار قوی برق بالای 100 ولت، دمای بالا یا لیزرهای قدرتمند انجام می گیرد که تعبیه کردن آنها در ابزارهای الکترونیکی دشوار خواهد بود.

محققین دانشگاه سن دیگو برای حل این معضلات، ساختارهایی قارچ مانند از طلا ساخته اند که رشته هایی طلایی آنها را به یکدیگر متصل می کند. با این روش، جریان برق ضعیفی در حد 10 ولت به همراه یک لیزر نه چندان قدرتمند، برای به حرکت درآوردن الکترون ها کافی خواهد بود.

در حال حاضر، این ساختار تنها ایجاد شده تا نشان دهد ایده ی محققین در دنیای واقعی قابل انجام است، اما پیش از مورد استفاده قرار دادن آن در تولید ابزارهای الکترونیکی لازم است بررسی های بیشتری انجام گیرد تا جزئیات بیشتر و محدودیت های این روش مشخص گردند.

در پایان لازم است اشاره کنیم سرمایه گذاری برای انجام این تحقیقات توسط انجام شده است، در نتیجه پیشبینی می شود این روش گذشته از تمام استفاده های محتمل، در صنایع نظامی نیز کاربرد داشته باشد.

The post appeared first on .

ساخت چیپ میکروالکترونیکی توسط محققین بدون استفاده از نیمه هادی ها

تا همین چند دهه پیش کامپیوترها از لامپ خلاء ساخته شده و اندازه ی آنها یک اتاق کامل را اشغال می کرد، آن هم در حالی که قدرت پردازششان به مراتب از تلفن های هوشمند امروزی کمتر بود.

حالا دانشمندان UC San Diego کامپیوتر مشابهی ساخته اند که بر خلاف محصولات امروزی در ساختش از ترانزیستورهای نیمه رسانا استفاده نشده است و به جای آن، مثل لامپ خلاء الکترون های آزاد را مورد استفاده قرار می دهد.

ساخت این کامپیوتر لیزری میکروالکترونیکی و تحقیق روی آن البته تنها در حوزه ی رایانه ها سودمند نیست و برای مثال می تواند به تولید پنل های خورشیدی، با قابلیت انتقال نیروی بسیار بیشتر منجر گردد.

در مورد مزیت های نیمه رساناهای ساخته شده از سیلیکون و مواد دیگر نیز تردیدی وجود ندارد، کما اینکه به لطف همین مواد امروز می توانیم میلیاردها ترانزیستور را در چند سانتیمتر فضا جای دهیم.

اما مسئله اینجاست که سرعت الکترون ها در این روش به میزان مقاومت مواد نیمه رسانای مورد استفاده در ساخت ترانزیستورها بستگی دارد. علاوه بر این در نیمه رساناها وضعیتی موسوم به گاف باند یا نوار ممنوعه وجود دارد که لازم است با صرف انرژی الکترون ها را از آن آزاد نمایید.

لامپ های خلاء چنین مشکلاتی را ندارند، چرا که الکترون های آزاد را برای انتقال جریان بین دو نقطه مورد استفاده قرار می دهند. اما مشکل دیگری که در این میان وجود دارد این است که چگونه الکترون های آزاد را تا اندازه نانو کوچک کنیم تا برای ساخت قطعات الکترونیکی کوچک کاربرد داشته باشند.

علاوه بر این، به جریان انداختن الکترون ها، جریان فشار قوی برق بالای 100 ولت، دمای بالا یا لیزرهای قدرتمند انجام می گیرد که تعبیه کردن آنها در ابزارهای الکترونیکی دشوار خواهد بود.

محققین دانشگاه سن دیگو برای حل این معضلات، ساختارهایی قارچ مانند از طلا ساخته اند که رشته هایی طلایی آنها را به یکدیگر متصل می کند. با این روش، جریان برق ضعیفی در حد 10 ولت به همراه یک لیزر نه چندان قدرتمند، برای به حرکت درآوردن الکترون ها کافی خواهد بود.

در حال حاضر، این ساختار تنها ایجاد شده تا نشان دهد ایده ی محققین در دنیای واقعی قابل انجام است، اما پیش از مورد استفاده قرار دادن آن در تولید ابزارهای الکترونیکی لازم است بررسی های بیشتری انجام گیرد تا جزئیات بیشتر و محدودیت های این روش مشخص گردند.

در پایان لازم است اشاره کنیم سرمایه گذاری برای انجام این تحقیقات توسط انجام شده است، در نتیجه پیشبینی می شود این روش گذشته از تمام استفاده های محتمل، در صنایع نظامی نیز کاربرد داشته باشد.

The post appeared first on .

ساخت چیپ میکروالکترونیکی توسط محققین بدون استفاده از نیمه هادی ها