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用電漿散熱，美軍研究有望加強極音速武器性能
由美國空軍資助維吉尼亞大學研究顯示，透過等離子聚焦相關技術，實驗用材料表面出現降溫現象，因此有潛力成為航太科技新型降溫機制，若成功商用化將可大幅提升火箭、太空載具和極音速武器的性能。
航太載具包括火箭、飛彈和極音速武器，由於速度皆超過 5 馬赫以上，在大氣層飛行期間因空氣摩擦會產生極度高溫，因此對於外殼材質結構是工程學上的一大挑戰。
除了外殼材質強度要能夠抵抗高溫之外，由於航太載具內部都有大量精密零組件，因此要如何讓零組件保持在可運作的溫度，散熱設計也是關鍵。
以往散熱通常需要採用散熱器或液體循環冷卻系統，這些裝置為了因應飛行高溫，體積通常相當龐大，重量也不輕，讓航太載具的飛行性能也因此受到限制。
維吉尼亞大學研究團隊透過研究等離子聚焦技術，並開發出一種雷射裝置，可以毫秒速度偵測溫度變化，讓實驗用材料外表接觸電漿，期間發現材料表層會出現短暫降溫現象後，之後再快速升溫。
主導研究的霍普金斯博士（Patrick Hopkins）表示，這現象與人體皮膚表面因汗水蒸發後帶走熱，而使皮膚降溫的原理類似，材質表面接觸到電漿後，因蒸發作用引起降溫現象，而這種原理未來或許可以開發成一種全新的散熱機制。
投資研究的美國空軍，若能成功取得這種以雷射和電漿技術散熱技術，未來開發火箭、太空船和極音速武器時，內部的散熱機制可以大幅減輕重量並縮小體積，讓內部尋標、導航等精密零組件可以發揮更大功率，進而提升性能。
對於美軍而言，由於不像俄羅斯或中國計劃將核彈頭裝備在極音速武器中，因此美軍極音速武器對於精準度的需求更高，這代表內部精密零組件的數量要更多才能達成，而新式散熱機制或許可以成為解決方案。
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科學上的突破，很多時候都是跨界現象的引申及應用！飛行器在大氣中高速運動引發的高溫，一直依賴材料科學的進步（如太空梭表面的抗熱陶瓷材料、極音速飛彈表面的超合金金屬材料…）！這篇新聞提及在半導體習用的電漿技術轉應用於極音速飛行器的散熱技術，真是令人驚嘆啊！
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發表於 2023-8-22 08:53:43
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