التبريد المغناطيسي

يعتقد الباحثون أن التبريد المغناطيسي يَعِدُ بثلاجات أصغر حجماً وأعلى نسبة فعالية Efficiency في التشغيل.
حاليا توجد بعض العوائق البسيطة التي قد تؤخر ظهورها بعض الشيء هذه العوائق تتعلق باختيار المادة المناسبة لصناعة مثل هذه الثلاجات.
ويعمل الباحثون حالياً على تطوير هذا النوع من المبردات والذي سوف يغير تماماً النظرة العامة للتبريد. تسعى مجموعة من العلماء في معمل إيمز Ames Lab التابع لجامعة أيوا ستيت Iowa State University بالولايات المتحدة على تحويل الخواص المغناطيسية لمواد معينة لتصبح قادرة على العمل كمادة تبريد وقد بنوا نموذج تجريبي لهذا الغرض. يحتوي النموذج التجريبي على عنصر نادر من الأرض يعرف بالغادولينيوم Gadolinium والذي يمكن تحت ظروف معينة خفض حرارته إلى 5.5 درجة مئوية.
سوف يُستغل نظام التبريد المغنطيسي في صناعة الثلاجات عامةً وأيضاً في صناعة أنظمة التكييف المنزلية والصناعية. يسعى العلماء منذ زمن طويل للوصول إلى مادة مطورة يمكنها القيام بهذا الدور الذي يعرف بتأثير السعرات الممغنطة Magnetocaloric Effect الذي ينشأ عنه انخفاض في درجة حرارة العنصر المُبرِّد جَرَّاء حدوث تغيير في المجال المغنطيسي الموجه عليه.
هناك محوران أساسيان مرتبطان ببعضهما البعض لنجاح هذا المبدأ الفيزيائي أولهما انضباط دوران الإلكترونات في المادة المبردة Magnetization والثاني هو الانخفاض الواقعي في درجة حرارة هذه المادة.
وقد توصل العلماء في جامعة أمستردام بهولندا لاكتشاف مركب معدني يتكون من الحديد Fe, المنجنيزMn والأرسينيك As, من خواص هذه المركب هو انضباط دوران إلكتروناته مما يجعله مرشحاً منطقياً لنجاح هذه الفكرة بالإضافة إلى انخفاض تكلفته. تعمل الثلاجات وأجهزة التكييف في وقتنا الحاضر عن طريق الانتقال الحراري من منطقة معينة إلى منطقة أخرى.
فتعمل مضخة غاز التبريد (الفريون) على ضغطه مما يؤدي إلى ازدياد كثافته وارتفاع حرارته, بعدها يمر عبر مجموعة أنابيب تنقل الحرارة منه عن طريق الإشعاع الحراري فيَبرُد الغاز ويتحول إلى سائل يمرر عبر صمام خاص فيتمدد ليصبح غازا أشد برودة عندها يمكنه امتصاص الحرارة وتبريد المنطقة المرغوب تبريدها ليعود فيبدأ دورة تبريدية جديدة.
لنجاح هذا الاختراع يجب على المادة ذات السعرات الممغنطة أن تمتص الحرارة من جهة وتنقلها إلى جهة أخرى لذلك يجب أن تكون هذه المادة ذات خاصية نقل حراري مرتفع وهذا عادة ينطبق على العناصر المعدنية. إلا أن العناصر المعدنية في نفس الوقت مع تغير التأثير المغناطيسي ينتج عنها جهد إلكتروني ضعيف مما يستهلك طاقة تحد من قدرتها على التبريد بصورة فعالة، لذلك بدأ الاتجاه الآن لإيجاد مواد لدائنية ضئيلة التركيب لها القابلية على الحد من هذه المعضلة والقدرة على تطبيق هذه الفكرة بفعالية أكبر.
وحتى وقتنا الحاضر لم يتوصل العلماء على اكتشاف مادة فعالة تعمل بصورة مرضية لتنفيذ هذه الفكرة, وستظل المغناطيسات إلى ذلك الحين فقط معلقة على أبواب الثلاجات.