مواد تبريد مستوحاة من خنفساء المناطق البركانية

خنفساء المناطق البركانية

ألهم نوع من الخنفساء القادر على تنظيم درجة حرارة جسمه في بعض الأماكن الأكثر سخونة على الأرض، فريقاً بحثياً دولياً لابتكار مواد تبريد يمكن استخدامها لتبريد كل شيء من المباني إلى الأجهزة الإلكترونية بطريقة صديقة للبيئة.
واكتشف باحثون في كلية كوكريل للهندسة في جامعة تكساس الأميركية، مع فرق من جامعة شنغهاي جياو تونغ في الصين، والمعهد الملكي للتكنولوجيا في السويد، معلومات جديدة بشأن الخنفساء طويلة العمر، والمعروفة باسم «نيوسيرامبيكس جيغاس» (Neocerambyxgigas)، والتي يمكنها تبريد جسمها بما يكفي للبقاء على قيد الحياة في المناطق البركانية في جنوب شرقي آسيا، واستخدموا هذه المعلومات لإنشاء أسلوب تبريد يحاكي هيكل جناح الخنفساء المسؤول عن هذه الوظيفة، باستخدام مواد شائعة ومرنة وقوية ميكانيكياً.
وكانت براعة هذه الخنفساء في التبريد معروفة سابقاً، لكن الآلية التي جعلتها فعالة جداً في تنظيم درجة حرارتها ظلت غامضة، ووجد الفريق البحثي أن «الزغب» الثلاثي على جناحيها. يلعب دوراً مهماً، حيث يعكس ضوء الشمس بينما يساعد على التخلص من حرارة الجسم الداخلية في الوقت نفسه؛ وهو ما يمكنها من البقاء على قيد الحياة في المناخات الحارقة بالقرب من البراكين النشطة في تايلند وإندونيسيا، حيث تصل درجات الحرارة في الصيف إلى 40 درجة مئوية (105 درجات فهرنهايت)، وتسخن الأرض حتى 70 درجة مئوية (158 فهرنهايت). وخلال الدراسة التي نشرت أول من أمس في دورية (PNAS)، أعلن الفريق البحثي نجاحه في محاكاة تلك الآلية باستخدام «ثنائي ميثيل بولي سيلوكسان»، وهو بوليمر مرن يستخدم على نطاق واسع، إلى جانب بعض جزيئات السيراميك عالية الإنتاجية، لتصنيع مواد تبريد يمكن استخدامها في الكثير من التطبيقات. وبينما تستخدم الثلاجات ومكيفات الهواء والطرق الأخرى للتبريد كميات كبيرة من الطاقة، فإن هذه المواد تخفض درجة الحرارة بمقدار 5.1 درجة مئوية في ضوء الشمس المباشر.
ويقول يويبينغ تشنغ، الباحث الرئيسي بالدراسة، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة تكساس بالتزامن مع نشر الدراسة «يمكن استخدام هذه المواد طلاءً فوق الأشياء، حيث يمكن وضعها على أعلى النوافذ في المكاتب والمباني السكنية لتعكس ضوء الشمس، كما يمكن لفها حول السيارات لإبقائها باردة أثناء وقوفها، ويمكن أن يكون مكوناً رئيسياً في أقمشة التبريد الجديدة والأجهزة القابلة للارتداء والإلكترونيات الشخصية».