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| Los doctorandos Sara Makarem Hoseini y Daniel Hirt observan la instalación de rayos de plasma. Aunque Hirt lleva un gorro de punto y una chaqueta abullonada, el enfriamiento es localizado y no influye mucho en la temperatura ambiente. (Fotos de Tom Cogill) |
En un esfuerzo tecnológico pionero, las Fuerzas Aéreas de EE.UU. han puesto sus miras en el desarrollo de un "Rayo congelador" de última generación para abordar el reto crítico de los sistemas de refrigeración en el espacio. A medida que la exploración del espacio y la tecnología de satélites siguen evolucionando, la necesidad de soluciones de refrigeración eficientes y fiables se hace cada vez más vital. Este ambicioso proyecto pretende aprovechar el potencial de la tecnología del plasma para revolucionar los métodos de refrigeración y allanar el camino para mejorar las misiones espaciales.
Investigadores de la Universidad de Virginia han descubierto una forma de enfriar la electrónica de alta gama de los aviones militares utilizando rayos de plasma. El equipo dirigido por Patrick Hopkins, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de la universidad, está convirtiendo la ciencia ficción en realidad con su trabajo, según un comunicado de prensa.
El plasma, cuarto estado de la materia, se crea cuando se energizan los gases. En este estado, los electrones del elemento gaseoso abandonan sus órbitas nucleares y la materia puede liberar fotones, iones o incluso electrones en un flujo. Estos pueden visualizarse en forma de rayo o relámpago.
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| El chorro de plasma de este ejemplo está hecho de helio, que crea un resplandor púrpura. El laboratorio experimentará también con otros gases para determinar cuál es el ideal para el enfriamiento. |
Hace unos años, Hopkins y su colaborador en el Laboratorio de Investigación de la Marina estadounidense, Scott Walton, hicieron un descubrimiento sorprendente. Cuando dispararon un chorro púrpura de plasma creado con helio sobre una superficie bañada en oro, comprobaron que primero enfriaba el objeto antes de calentarlo. Este fenómeno nunca se había observado antes y los investigadores tuvieron que repetir sus experimentos en múltiples ocasiones para confirmar que sus observaciones eran realmente correctas.
Tras sus múltiples observaciones, los investigadores determinaron que el enfriamiento era probablemente el resultado del desprendimiento de una capa superficial ultrafina de moléculas de agua y carbono que era difícil de ver pero que existía en la superficie del objeto. Al igual que la transpiración de nuestra piel, que utiliza la energía de nuestro cuerpo para evaporarse y enfriarlo, esta capa de moléculas utiliza la energía del plasma para enfriar el objeto.
El equipo de investigación ya ha descubierto que las temperaturas de la superficie pueden reducirse varios grados en microsegundos utilizando este chorro de plasma, un cambio potencialmente lo bastante sustancial como para tener repercusiones en el espacio exterior o a altitudes muy elevadas. Sin duda, será interesante observar cómo Hopkins y sus colegas perfeccionan esta tecnología en los próximos tres años.
UVA - “Ultrafast and Nanoscale Energy Transduction Mechanisms and Coupled Thermal Transport across Interfaces” by Ashutosh Giri, Scott G. Walton, John Tomko, Niraj Bhatt, Michael J. Johnson, David R. Boris, Guanyu Lu, Joshua D. Caldwell, Oleg V. Prezhdo and Patrick E. Hopkins, 17 July 2023, ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.3c02417