امین ارجمندفرد، نویسنده کتاب «شبیه‌سازی دینامیک مولکولی میکروکانال متخلخل»، در گفت‌وگو با خبرگزاری کتاب ایران (ایبنا) با اشاره به اهمیت دستاوردهای علمی در بهبود وضعیت انرژی و محیط زیست درباره این اثر گفت: در این کتاب هدف ما شبیه‌سازی دینامیک مولکولی با استفاده از نرم‌افزار LAMMPS بوده است؛ نرم‌افزاری که هرچند در جامعه دانشگاهی کمتر مورد استفاده قرار گرفته، اما نتایج دقیق و قابل اتکایی ارائه می‌دهد و طی چند سال اخیر در شبیه‌سازی رفتار اتم‌ها و مولکول‌ها کاربرد یافته است.

وی افزود: موضوع اصلی این پژوهش، بررسی جوشش استخری بوده که به‌طور مستقیم در فرایندهای گرمایش و سرمایش تأثیرگذار است. جوشش استخری یکی از پدیده‌هایی است که به دلیل افزایش نرخ انتقال حرارت، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته و می‌تواند در جهت رفع بحران‌های انرژی و زیست‌محیطی، راهکارهای اقتصادی‌تر و سازگار با محیط‌زیست ارائه دهد. به دلیل بالا بودن گرمای نهان سیالات، در فرایند جوشش انرژی زیادی دفع می‌شود که این ویژگی در کاربردهای صنعتی نظیر خنک‌کاری موتورهای احتراق داخلی، سیستم‌های تهویه مطبوع و یخچال‌ها قابل استفاده است.

وی در ادامه توضیح داد: یکی از نیازهای اساسی بسیاری از صنایع، داشتن محیط‌های انتقال حرارت در شرایط مختلف است. در صنایع حمل‌ونقل، الکترونیک و غیره، روش‌های مختلفی برای انتقال حرارت توسعه یافته‌اند که بیشتر آن‌ها بر تغییر ساختار تجهیزات، افزایش سطح حرارتی، تزریق یا مکش سیال، یا اعمال جریان مغناطیسی تمرکز دارند. با این حال، این روش‌ها در مواجهه با چالش‌هایی مانند توازن انتقال حرارت در تجهیزات فشرده نظیر تراشه‌های الکترونیکی و سیستم‌های لیزری یا فرآیندهای پرانرژی، پاسخگوی کامل نیازها نیستند. موضوعی که کمتر مورد توجه قرار گرفته، نقش ضریب انتقال حرارت در توسعه تجهیزات با راندمان بالاست.

وی ادامه داد: معمولاً انتقال حرارت از طریق محیط‌هایی مانند آب صورت می‌گیرد. اما ما در این پژوهش تأکید داریم که سیالات دارای خواص نانویی و سیالات خالص، ویژگی‌های حرارتی بهتری دارند. البته به‌دلیل محدودیت‌های فنی، بیشتر مطالعات روی ذرات جامد معلق در ابعاد میلی‌متر تا حداکثر میکرومتر انجام شده است. این ذرات به‌دلیل وزن بالا، به‌سرعت ته‌نشین می‌شوند و اگر کانال‌ها دچار اشکال باشند، این ته‌نشینی می‌تواند اختلالاتی جدی در عملکرد سیستم ایجاد کند.

ارجمندفرد گفت: یکی از ویژگی‌های خاص این پژوهش، پرداختن به دینامیک مولکولی و بررسی اندرکنش‌های بین اتم‌ها و مولکول‌ها در مقیاس نانو است؛ موضوعی که کمتر توسط دانشجویان در رشته‌های مهندسی دنبال می‌شود. در این پژوهش تلاش شده است تا نشان داده شود چگونه مباحث مربوط به اتم و مولکول می‌تواند در رشته‌هایی نظیر مهندسی مکانیک نیز مورد استفاده قرار گیرد و کاربردهای عملی و صنعتی پیدا کند.