地球上的空气常常是 军用飞机的电子系统 的不错、方便的冷却剂，而海水则对 海军舰艇 起着类似的作用。但随着你远离地球表面——例如，在高层大气和外层空间——这些冷却源就没那么容易获得了。在那里，保持电子设备在安全温度下要困难得多，因为冷却剂很重，而且会占用宝贵的机载空间。根据最近发表在 ACS Nano 上的最新研究，一种潜在的援助可以通过 利用等离子体 来找到——讽刺的是，等离子体是由构成恒星和闪电的物质组成的。
弗吉尼亚大学 热工程实验与模拟（ExSITE）实验室 的研究人员发现了一种非常 promising、以前未曾实现的快速冷却表面的方法：等离子体“冷冻”射线。
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使用等离子体来降低温度似乎有悖常理——毕竟，等离子体很容易加热到 45,000 华氏度 甚至更高——但根据机械和航空航天工程师 Patrick Hopkins 的说法，发射聚焦的物质第四态射流可以提供一些令人难以置信的热力学结果。
“我的专长是对温度进行非常、非常快速和非常、非常小的测量，”Hopkins 最近 解释道。“所以当我们打开等离子体时，我们可以立即测量等离子体击中处的温度，然后我们可以看到表面是如何变化的。”
在他们的实验中，Hopkins 的团队通过一个涂有陶瓷的细针向镀金目标发射了一束紫色的氦等离子体。然后，他们使用专门的定制显微仪器测量了目标表面的影响，结果记录了一些令人难以置信的发现。
“我们看到表面先是冷却，然后才升温，”Hopkins 说。
在反复测试和观察该现象后，团队确定等离子束必须首先撞击一层微薄的碳和水分子，这会像夏天刚从泳池出来后在空气中晾干一样迅速蒸发掉涂层。或者，更简单地说，Hopkins 正在让材料“出汗”。
“身体上水分子的蒸发需要能量；它从身体 [汲取] 能量，这就是为什么你会感到冷，”Hopkins 说。“在这种情况下，等离子体剥离了吸附的 [分子]，释放出能量，这就是冷却的原因。”
研究人员测量到在几微秒内温度下降了几度——这在人类尺度上可能不那么令人印象深刻，但对于精密的、高度先进的电子设备和仪器来说，这种差异可能非常有帮助。接下来，Hopkins 的团队正在尝试使用各种等离子体气体，以及它们对铜和半导体等不同材料的影响。最终，研究人员设想一个时间，机器人手臂附件可以通过电极发出的微小等离子体射流来精确冷却设备上的热点。
“这种等离子体射流就像激光束；就像一道闪电，”Hopkins 说。“它可以高度局部化。”
