Isı ile soğutma yapmak ilk bakışta pek mümkün görünmüyor. Ancak Almanya'daki Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ile Japonya'daki Tsukuba Üniversitesi'nden araştırmacılar, atık ısıyı kullanarak soğutma sağlayan yeni bir sistem geliştirdi. Üstelik sistem, çalışmak için elektrik motoruna veya geleneksel soğutucu gazlara ihtiyaç duymuyor.
Araştırmacıların geliştirdiği deneysel sistem, ısıyı önce mekanik harekete, ardından bu hareketi soğutmaya dönüştürüyor. Bu yöntem özellikle işlemcilerden, otomobillerden veya endüstriyel makinelerden çıkan ve normalde boşa giden ısının yeniden kullanılmasının önünü açabilir.
Soğutucu gaz yerine özel metaller kullanılıyor
Yeni sistem, "elastokalorik soğutma" adı verilen bir yöntemden yararlanıyor. Geleneksel klima ve buzdolapları elektrikli kompresörler ile soğutucu akışkan kullanırken, bu sistem özel metal alaşımlarının sıcaklık değişiminden faydalanıyor.
Araştırmacılar bunun için şekil hafızalı alaşımlar kullandı. Bu malzemeler gerildiğinde veya sıkıştırıldığında iç yapıları değişiyor. Üzerlerindeki mekanik baskı kalktığında ise eski yapılarına dönüyor ve çevreden ısı çekiyor. Böylece malzeme soğuyor.
Ancak bu yöntemde önemli bir sorun bulunuyor. Soğutucu malzemeyi sürekli germek ve bırakmak gerekiyor. Mevcut sistemler bunu elektrik motorları veya benzer mekanizmalarla yapıyor. Yeni çalışma ise bu noktada elektriğin yerine ısıyı kullanıyor.
Atık ısı sistemi kendi kendine çalıştırıyor
Araştırmacılar sistemde iki farklı titanyum-nikel tabanlı alaşımı bir araya getirdi. İlk malzeme ısındığında hareket ederek ikinci malzemeyi geriyor. İkinci malzeme üzerindeki yük kalktığında çevresinden ısı çekiyor ve sıcaklığı düşürüyor.
Kısacası ilk malzeme ısıyı harekete, ikinci malzeme de bu hareketi soğutmaya dönüştürüyor. Isı kaynağı bulunduğu sürece sistem aynı döngüyü tekrarlayabiliyor.
Araştırmacılar ilk deneylerde sistemi elektrikle ısıttı. Soğutucu malzeme tek başına 12,9 Kelvin sıcaklık farkı oluşturdu. Sistemin tamamında ise 20 döngü sonunda 4 Kelvin fark ölçüldü.
Ekip daha sonra elektrikli ısıtıcıyı tamamen kaldırdı ve 130 derece sıcaklığındaki harici bir katı ısı kaynağı kullandı. Sistem bu durumda da çalıştı ve 2,2 Kelvin sıcaklık farkı oluşturdu.
İşlemcinin ısısı yine işlemciyi soğutabilir
Teknoloji şimdilik deneysel aşamada ve araştırmacılar mevcut prototipi yüksek soğutma gücü sağlayacak şekilde tasarlamadı. Ekip, birden fazla soğutucu katmanı birlikte kullanarak kapasiteyi artırmayı planlıyor.
Sistem geliştirilirse ilginç kullanım alanları ortaya çıkabilir. Örneğin bir bilgisayar işlemcisinin ürettiği atık ısı, aynı işlemcinin soğutulmasında kullanılabilir. Otomobillerde motor veya aktarma sisteminden çıkan ısı da elektronik parçaları soğutmak için değerlendirilebilir.
Araştırmacılar güneşten elde edilen ısının da sistemi çalıştırabileceğini düşünüyor. Ancak teknolojinin klima veya bilgisayar soğutucusu gibi günlük ürünlerde kullanılabilmesi için soğutma kapasitesinin ciddi şekilde artırılması gerekiyor.