ایرو اسپیس ٹکنالوجی ٹیسٹنگ کے میدان میں مائع دھاتی تھرمل مینجمنٹ ٹیسٹ ڈیوائس کو چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے انسٹی ٹیوٹ آف فزکس اینڈ کیمسٹری ٹکنالوجی نے تیار کیا تھا اور خلائی اسٹیشن کے مینگٹین تجرباتی ماڈیول کی ایرو اسپیس بنیادی ٹیسٹ کیبنٹ میں نصب کیا گیا تھا۔ یہ کم پگھلنے والے نقطہ، اعلی حیاتیاتی تحفظ اور مستحکم کیمیائی خصوصیات کے ساتھ بسمتھ پر مبنی دھات کا استعمال کرتا ہے۔ خلائی مائیکرو گریوٹی ماحول میں بہاؤ حرارت کی کھپت اور مرحلے میں تبدیلی کے درجہ حرارت کنٹرول ٹیکنالوجی کی خصوصیت کی تحقیق اور تجرباتی تصدیق کریں۔
تصویر
ایرو اسپیس بنیادی ٹیسٹ کیبنٹ میں مائع دھاتی تھرمل مینجمنٹ ٹیسٹ ڈیوائس کا مقام
حصہ 1
مائع دھات کیا ہے؟ جانچ میں کون سے اصول شامل ہیں؟
مائع دھات ایک بے شکل، بہنے کے قابل مائع دھات ہے۔ یہ کم پگھلنے والی دھاتوں اور کھوٹ کے مواد کی ایک سیریز کے لئے ایک عام اصطلاح ہے۔ یہ کمرے کے درجہ حرارت یا کم حرارتی درجہ حرارت پر مائع ہے اور اس میں روانی ہے۔ اس میں مضبوط برقی چالکتا اور تھرمل چالکتا ہے۔ اس میں اعلی کارکردگی، کم viscosity اور وسیع مائع درجہ حرارت کی حد کی خصوصیات ہیں. اس تجربے میں بنیادی طور پر مائع دھات کے حرارت کی کھپت کے دو اصولوں کا استعمال کیا گیا، یعنی کنویکشن ہیٹ ٹرانسفر اور ٹھوس مائع فیز تھرمل کنٹرول میں تبدیلی۔
تصویر
مائع دھات
کنویکشن حرارت کی منتقلی کا مطلب ہے کہ مائع دھات حرارتی سطح سے بہتی ہے، سطح کی حرارت جذب کرتی ہے، اور حرارتی سطح کے درجہ حرارت کو ایک خاص مناسب قدر پر برقرار رکھتی ہے۔ حرارت کو جذب کرنے والی مائع دھات گرم ہو جائے گی، گرمی کو ایک مخصوص گرمی کی کھپت کے آلے میں ماحول میں منتقل کرے گی، اور پھر ٹھیک ہو جائے گی۔ ابتدائی درجہ حرارت تک، اس طرح سرکلر بہاؤ کو حاصل کرنے کے لیے دوبارہ حرارتی سطح سے گزرنا؛
ٹھوس مائع فیز چینج تھرمل کنٹرول ایک فیز چینج ہیٹ سنک ہے جو حرارتی سطح پر نصب کیا جاتا ہے جو گرمی کو جذب کرنے کے بعد پگھل جاتا ہے اور ٹھوس سے مائع میں بدل جاتا ہے۔ پگھلنے کا عمل گرمی کو جذب کرتا ہے لیکن درجہ حرارت تبدیل نہیں ہوتا، اس طرح ایک خاص مناسب درجہ حرارت پر حرارتی سطح کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔ جب حرارتی سطح مزید کام نہیں کرتی ہے، تو مائع دھات آہستہ آہستہ ٹھوس حالت میں مضبوط ہو جاتی ہے۔ استحکام کے عمل کے دوران، درجہ حرارت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے لیکن گرمی جاری ہوتی ہے۔ یہ گرمی آہستہ آہستہ ماحول میں پھیل جاتی ہے۔ مکمل طور پر ٹھوس دھات حرارتی سطح کے اگلے کام کے لیے تیار ہے۔ ٹھوس حالت مائع مرحلے کی تبدیلی کے تھرمل کنٹرول کے لیے استعمال ہونے والے دھاتی مواد کا پگھلنے کا نقطہ کم ہوتا ہے، عام طور پر 100 ڈگری سے نیچے، اور ضرورت کے مطابق ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔
حصہ 2
مقدمے کے کیا نتائج برآمد ہوئے؟
اس آن آربٹ ٹیسٹ میں، کنویکشن ہیٹ ڈسپیپشن ٹیسٹ ماڈیول نے بہاؤ کی شرح کے ساتھ حرارت کی منتقلی کے گتانک کی مختلف خصوصیات حاصل کیں، جس کا مقصد بنیادی طور پر چھوٹے سیال سرکٹس کے کم بہاؤ کی شرح کو استعمال کرنا ہے۔ اس سے پہلے، ڈیزائنرز کے لیے کم بہاؤ کی شرح والے علاقے میں حوالہ دینے کے لیے کوئی قابلِ بھروسہ حرارت کی منتقلی کے قابلِ خصوصیت کا ڈیٹا موجود نہیں تھا جس پر اس ٹیسٹ پروجیکٹ نے توجہ مرکوز کی تھی۔ اس ٹیسٹ کے نتائج نے اس خلا کو پُر کر دیا ہے۔
تصویر
مرحلے میں تبدیلی کا درجہ حرارت کنٹرول ماڈیول وقت کے ساتھ دھاتی مواد پگھلنے کے عمل کے درجہ حرارت کی تبدیلی کی وکر حاصل کرتا ہے۔ پگھلنے کے عمل کے دوران مواد کے درجہ حرارت کی تقسیم کشش ثقل سے نمایاں طور پر متاثر ہوتی ہے۔ جب کشش ثقل ہوتی ہے، مختلف سیال درجہ حرارت کی وجہ سے کثافت کا فرق قدرتی بہاؤ کو متحرک کرے گا۔ یہ بہاؤ مائع دھات کا اندرونی درجہ حرارت زیادہ تیزی سے یکساں ہونے کا سبب بنے گا۔ جبکہ خلائی ماحول کی کشش ثقل انتہائی کمزور ہے، کثافت کا فرق قدرتی بہاؤ کا سبب نہیں بنے گا، اور مائع دھات کے اندر درجہ حرارت کی تقسیم نسبتاً ناہموار ہوگی۔ یہ ٹیسٹ دھاتی مرحلے میں تبدیلی سے لیس ہے مواد کی گہا میں حرارت کی منتقلی کا ایک بہتر ڈھانچہ قائم کیا جاتا ہے، جو دھاتی مواد کے اندر گرمی کو تیزی سے منتقل کر سکتا ہے، جس سے یہ زیادہ یکساں طور پر پگھل جاتا ہے، جس کے نتیجے میں درجہ حرارت زیادہ یکساں ہوتا ہے۔ ٹیسٹ کی توثیق کے نتائج توقعات کے مطابق ہیں۔
کنویکشن ہیٹ ٹرانسفر اور فیز چینج ٹمپریچر کنٹرول ٹیکنالوجی کی تصدیق کرنے کے علاوہ، اس ٹیسٹ نے کلیدی ٹیکنالوجیز کی بھی تصدیق کی ہے جیسے کہ کنٹرول شدہ پگھلنے، ایکسپینشن بفرنگ، اور خلائی مائیکرو گریوٹی ماحول میں بسمتھ پر مبنی دھات کی انٹرفیس تھرمل ترسیل۔
کلیدی تکنیکی اصطلاحات کے علمی خطوط
کنٹرول شدہ پگھلاؤ: پہلے سے طے شدہ پوزیشنوں اور ترتیبوں کے مطابق ترتیب میں دھاتوں کے کنٹرول شدہ پگھلنے سے مراد ہے۔
توسیعی بفرنگ: جب دھاتی ٹھوس مائع میں تبدیلی آتی ہے تو حجم کی تبدیلی کو بفر کرنے سے مراد ہے۔ بند سرکٹ کے لیے، اگر اس حجم کی تبدیلی کو بفر نہیں کیا جاتا ہے، تو پائپ لائن پھٹ جائے گی۔
انٹرفیس تھرمل چالکتا: ان چھوٹے خلاء سے مراد ہے جو دو ٹھوس سطحوں کے رابطے میں ہونے پر ظاہر ہوں گے۔ ان خلاوں میں باقی ہوا دو ٹھوس سطحوں کے درمیان حرارت کی منتقلی میں رکاوٹ بنے گی۔ لہذا، خلا کو تھرمل انٹرفیس مواد، جیسے مائع دھات سے پُر کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ بھرنا مواد کی تھرمل چالکتا ہوا کی نسبت بہت زیادہ ہے، جس سے درجہ حرارت کے ایک چھوٹے سے فرق کے ساتھ دو ٹھوس سطحوں کے درمیان حرارت کو منتقل کیا جا سکتا ہے۔
حصہ 3
ٹیسٹ کے تحقیقی مضمرات کیا ہیں؟
یہ پروجیکٹ دنیا میں پہلی بار ہے جس میں کم پگھلنے والے پوائنٹ بسمتھ پر مبنی مرکب کا استعمال کیا گیا ہے جس میں ہائی بائیو سیفٹی ہے تاکہ مائع دھات کی جگہ کے تھرمل مینجمنٹ کے لیے مدار میں ٹیسٹنگ اور کلیدی ٹیکنالوجیز کی تصدیق کی جا سکے۔ متعلقہ نتائج مستقبل کے خلائی جوہری بجلی کی فراہمی، ہائی پاور ڈینسٹی ایویونکس اور سویلین ہائی پاور کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں انجینئرنگ یا صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے کلیدی تکنیکی مدد فراہم کرتے ہیں جن کے لیے موثر حرارت کی منتقلی اور کھپت کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے آلات۔
حصہ 4
آپ مستقبل میں کن شعبوں میں درخواستیں دیکھنے کی توقع رکھتے ہیں؟
مائع دھاتی کنویکشن ہیٹ ڈسپیشن اور فیز چینج ٹمپریچر کنٹرول میں اس پروجیکٹ کے ذریعے حاصل کردہ کامیابیوں کا مقصد بنیادی طور پر انجینئرنگ تھرمل کنٹرول کی ضروریات جیسے کہ ہائی ہیٹ فلوکس ڈینسٹی الیکٹرانک ڈیوائسز کی مسلسل ہیٹنگ یا وقفے وقفے سے ہائی لوڈ ہیٹنگ ہے۔ مصنوعی ذہانت کی ٹیکنالوجی، ورچوئل رئیلٹی ٹیکنالوجی اور تیز رفتار فلکس امیج پروسیسنگ ٹیکنالوجی اور دیگر شعبوں کی مسلسل ترقی کے ساتھ، ان افعال کے ساتھ برقی آلات کی طاقت کی کثافت میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے۔ زیادہ بوجھ کے حالات میں بجلی کے اجزاء کی کام کی کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے، زیادہ موثر، سادہ اور قابل اعتماد گرمی کی کھپت کی ٹیکنالوجی کو اپنانا ضروری ہے۔ اس منصوبے میں شامل دو مائع دھاتی حرارت کی کھپت کی ٹیکنالوجیز اس صنعتی طلب کے جواب میں کی جانے والی تجرباتی توثیق ہیں، اور توقع کی جاتی ہے کہ وہ بہت سے شعبوں میں اہم کردار ادا کریں گی۔
تصویر
مواد کا ذریعہ: چائنا مینڈ اسپیس فلائٹ مصنف: لیو گیلن، انسٹی ٹیوٹ آف فزکس اینڈ کیمسٹری، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز
