أحرز باحثون في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية تقدما كبيرا في تكنولوجيا التبريد، حيث طوروا نظام تبريد كهروحراري جديد يعمل بالحالة الصلبة باستخدام مواد نانوية متطورة.
تعرف هذه المواد باسم "الهياكل الشبكية الفائقة المُهندسة هرميا المتحكم بها" (CHESS)، وقد مكنت هذه المواد من تصنيع أجهزة تبريد تفوق كفاءتها بمرتين تقريبا كفاءة تلك التي تستخدم مواد كهروحرارية سائبة تقليدية، حسب ماورد في صحيفة "ساينس ديلي".
حيث ابتكر الباحثون أغشية رقيقة تحسن بشكل كبير من قدرة ضخ الحرارة وكفاءة الطاقة، باستخدام تقنيات هندسة النانو، وخاصة ترسيب البخار الكيميائي المعدني العضوي، وفي الاختبارات التجريبية، تفوقت وحدات التبريد المُصنعة من مواد الأغشية الرقيقة على الوحدات الحرارية الكهربائية التقليدية السائبة بنسبة تقارب 100% في الكفاءة، عند درجة حرارة الغرفة، ما يترجم إلى زيادة في الكفاءة بنسبة 70-75% في أنظمة التبريد المتكاملة.
إلى جانب الأداء المحسن، تتطلب مواد CHESS حجما صغيرا للغاية، بحجم حبة رمل تقريبا، لكل وحدة تبريد، ما يبشر بتوفير كبير في التكاليف وكفاءة استخدام المواد.
تتوافق عملية التصنيع هذه، مع أساليب تصنيع رقائق أشباه الموصلات، مما يسهل الإنتاج الضخم، ويتيح تطبيق هذه التقنية على نطاق واسع.
تتجاوز آثار هذا الإنجاز حدود التبريد، إذ يمكن للأجهزة الكهروحرارية ذات الحالة الصلبة، أن تحل محل المبردات الضخمة كثيفة الاستهلاك للطاقة القائمة على الضاغط في كل شيء، بدءا من الإلكترونيات الاستهلاكية ووصولا إلى أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الكبيرة في المباني.
علاوة على ذلك، يمكن لهذه المواد تحويل فروق درجات الحرارة إلى طاقة كهربائية، مما يفتح آفاقا جديدة لحصاد الطاقة في التقنيات القابلة للارتداء وتطبيقات الطيران،
ويخطط الباحثون لتوسيع نطاق هذه التقنية لتشمل أنظمة أكبر، ودمج تحسينات معتمدة على الذكاء الاصطناعي لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الطاقة في بيئات التبريد المجزأة.