كيف نمنع السوائل شديدة البرودة من التبخر أثناء النقل؟ يكمن الجواب، الذي غالبًا ما يكون خفيًا، في عجائبالأنابيب المعزولة بالتفريغ (VIPs)والخراطيم المعزولة بالتفريغ (VIHs)لكن ليس المكنسة الكهربائية وحدها من تقوم بالعمل الشاق هذه الأيام. ثورة هادئة تجري، وتتمحور حول المواد التي تُصنع منها هذه الأنابيب والخراطيم. نحن نتحدث عن تحول جذري في علم المواد، والنتائج مبهرة للغاية.

لا شك أن الفولاذ المقاوم للصدأ موثوق، لكن عند التعامل مع سوائل أبرد من الفضاء الخارجي، لا يكون ذلك كافيًا دائمًا. يسمح الفولاذ المقاوم للصدأ العادي بتسرب الحرارة، مما يؤدي إلى تبخر السائل الثمين. هذا يعني إهدار المال والجهد. هنا يأتي دور سبائك الفولاذ المتطورة. تخيلها كبديل أكثر متانة وقوة للفولاذ المقاوم للصدأ. صُممت هذه السبائك لتوصيل حرارة أقل دون التضحية بالمتانة. تخيل حجم التوفير!

حسناً، تخيل هذا: أنت تطلق صاروخاً. كل غرام مهم، أليس كذلك؟ لهذا السبب تُحدث المواد المركبة ثورة في هذا المجال.أنبوب معزول بتفريغ الهواءوخرطوم معزول بتفريغ الهواءفي هذا العالم. هذه المواد، مثل البوليمرات المقواة بألياف الكربون (CFRPs)، تتميز بقوة هائلة وخفة وزن فائقة. إضافةً إلى ذلك، فهي ضعيفة للغاية في توصيل الحرارة. ما هي عيوبها؟ العمل مع المواد المركبة في درجات حرارة منخفضة للغاية أمرٌ صعب. على المهندسين أن يكونوا بارعين للغاية في اختيار المواد اللاصقة والطلاءات. ولكن عندما تتكامل جميع هذه العناصر؟ تكون النتيجة أنبوبًا أو خرطومًا يتحدى البرد القارس والجاذبية.

تخيل العزل كمعطف شتوي لأنابيب التبريد العميق. كلما كان المعطف أفضل، قلّت الحرارة المتسربة. الآن، تخيل معطفًا شتويًا مصنوعًا من مادة خفيفة ورقيقة للغاية، تكاد لا تُشعر بها. هذا هو وعد المواد النانوية مثل الهلاميات الهوائية. تحتوي هذه المواد على كمية كبيرة من الهواء بداخلها، مما يجعلها بمثابة حاجز مثالي. هذا يعني أنه عند استخدامها في جيل جديد منالأنابيب المعزولة بالتفريغ (VIPs)والخراطيم المعزولة بالتفريغ (VIHs)تصبح خسائر السوائل ضئيلة للغاية. تمثل الهلاميات الهوائية خطوة هائلة إلى الأمام.

لنكن واقعيين: كل هذه العلوم المادية ليست رخيصة. إضافةً إلى ذلك، يتطلب التعامل مع هذه المواد الجديدة خبرةً واسعة. لكن العائد هائل: أنظمة أكثر كفاءة، وتكاليف تشغيل أقل، وأثر بيئي أصغر. ومع توجهنا نحو مستقبل تلعب فيه تقنيات التبريد دورًا متزايد الأهمية (مثل وقود الهيدروجين، والحوسبة الكمومية، وحتى السفر إلى الفضاء)، ستصبح هذه المواد المتقدمة ضرورية للغاية.

في المرة القادمة التي ترى فيهاأنبوب معزول بتفريغ الهواءوخرطوم معزول بتفريغ الهواءخصص لحظة لتقدير علم المواد الخفي الذي يجعل كل هذا ممكنًا. من الفولاذ المُسبَّك إلى المواد المركبة خفيفة الوزن وصولًا إلى المواد النانوية الثورية، تُحدث هذه التطورات تحولًا هادئًا في عالم التبريد الفائق، درجة تبريد فائقة تلو الأخرى. عندما تتضمن أكثر من 10% من النصالأنابيب المعزولة بالتفريغ (VIPs)والخراطيم المعزولة بالتفريغ (VIHs)سيؤثر ذلك بشكل كبير على تحسين محركات البحث.