Almaniyanın Karlsruhe Texnologiya İnstitutu (KIT) və Yaponiyanın Tsukuba Universitetinin alimləri istilik enerjisindən istifadə edərək soyutma yarada bilən eksperimental sistem hazırlayıblar. Yeni yanaşmada bir material istiliyi mexaniki hərəkətə, digər material isə həmin hərəkəti soyutmaya çevirir. Sistem xarici istilik mənbəyi ilə işlədildikdə soyutma dövrünün davam etdirilməsi üçün ayrıca elektrik enerjisinə ehtiyac duymur.
Texnologiyanın əsasında elastokalorik soyutma prinsipi dayanır. Adi soyuducu və kondisionerlərdə elektriklə işləyən kompressor və soyuducu qazlardan istifadə edildiyi halda, elastokalorik sistemlərdə xüsusi materialların mexaniki olaraq dartılması və ya sıxılması zamanı yaranan temperatur dəyişikliklərindən yararlanılır.
Tədqiqatçılar bunun üçün forma yaddaşlı ərintilərdən istifadə ediblər. Bu materiallara mexaniki qüvvə tətbiq edildikdə onların kristal strukturu dəyişir. Mexaniki yük aradan qaldırıldıqda isə material əvvəlki vəziyyətinə qayıdır və proses zamanı ətraf mühitdən istilik udaraq soyuyur. Beləliklə, material bərk halda işləyən soyuducu rolunu oynaya bilir.
Bu texnologiyanın əsas problemlərindən biri soyuducu materialın davamlı olaraq dartılıb sərbəst buraxılması üçün əlavə mexanizmə ehtiyac olmasıdır. Mövcud elastokalorik sistemlərdə bunun üçün adətən elektrik mühərrikləri və ya hidravlik aktuatorlardan istifadə edilir. KIT və Tsukuba Universitetinin alimləri isə həmin işi də istilik enerjisi ilə həyata keçirməyin yolunu tapıblar.
Hazırlanan prototipdə 22 mikrometr qalınlığında titan-nikel (TiNi) film termal aktuator kimi fəaliyyət göstərir. Ona mexaniki şəkildə birləşdirilmiş 26,5 mikrometr qalınlığındakı titan-nikel-dəmir (TiNiFe) film isə soyuducu material rolunu oynayır.
TiNi film qızdırıldıqda formasını dəyişərək mexaniki hərəkət yaradır və TiNiFe filminə qüvvə tətbiq edir. Bu zaman soyuducu materialda faza keçidi baş verir və istilik ayrılır. Həmin istilik sistemdən uzaqlaşdırıldıqdan sonra aktuator soyuyaraq əvvəlki vəziyyətinə qayıdır və TiNiFe üzərindəki mexaniki yük azalır. Soyuducu ərinti də əvvəlki kristal quruluşuna qayıdarkən ətrafından istilik çəkir və nəticədə temperatur aşağı düşür. TiNi yenidən qızdırıldıqda proses təkrarlanır.
Tədqiqatın rəhbəri Jingyuan Xu-nun sözlərinə görə, sistemin əsas yeniliyi fərqli xüsusiyyətlərə malik iki forma yaddaşlı ərintinin birlikdə istifadə edilməsidir. Bir material istiliyi mexaniki enerjiyə, digəri isə mexaniki enerjini soyutmaya çevirir.
İlk sınaqlarda TiNi aktuator elektrik müqaviməti vasitəsilə qızdırılıb. Aktuatorun orta maksimum temperaturu 86 dərəcə Selsiyə çatdıqda TiNiFe soyuducu materialda 12,9 K temperatur fərqi qeydə alınıb. İstilik dəyişdiriciləri və sistemin digər hissələri nəzərə alındıqda isə 20 dövrədən sonra cihaz üzrə ümumi 4 K temperatur fərqi əldə edilib.
Daha vacib sınaqda alimlər elektriklə qızdırmadan tamamilə imtina ediblər. Aktuator 130 dərəcə Selsi temperaturunda xarici bərk istilik mənbəyi ilə qızdırılıb və sistem bu şəraitdə də işləməyə davam edib. Nəticədə cihazın isti və soyuq tərəfləri arasında 2,2 K temperatur fərqi yaradılıb. Soyuq tərəfin temperaturu başlanğıc göstəricidən təxminən 1 dərəcə aşağı düşüb.
Bu sınaqda sistemin soyutma gücü 2,09 millivat, aktiv soyuducu materialın hər qramına düşən göstərici isə 3,32 Vt/qram olub. Hazırkı prototip kommersiya istifadəsi üçün nəzərdə tutulmayıb və əsasən texnologiyanın işləkliyini nümayiş etdirən ilkin konsept rolunu oynayır.
Alimlər növbəti mərhələdə bir neçə belə filmi paralel şəkildə birləşdirərək soyutma gücünü artırmağı planlaşdırırlar. Texnologiyanın əsas üstünlüklərindən biri isə hazırda istifadə edilmədən ətraf mühitə yayılan tullantı istiliyindən yararlana bilməsidir.
Məsələn, gələcəkdə kompüter prosessorunun işləyərkən yaratdığı istilik həmin prosessorun və ya yaxınlıqdakı komponentlərin soyudulması üçün istifadə edilə bilər. Avtomobillərdə mühərrik və ya digər güc aqreqatlarının yaratdığı istilik elektron komponentlərin soyudulmasına yönəldilə bilər. Sistem üçün istilik mənbəyi kimi günəş enerjisindən də istifadə olunması nəzərdə tutulur.
Texnologiya hələ ilkin inkişaf mərhələsində olsa da, onun miqyaslandırılması kompressor, ənənəvi soyuducu qazlar və ayrıca elektriklə işləyən mexaniki aktuator olmadan tullantı istiliyindən istifadə edən kompakt soyutma sistemlərinin hazırlanmasına imkan verə bilər.
