Разработан материал, который является теплоизоляционным и теплопроводящим одновременно

Материал состоит из чередующихся слоев тонких пластин из стекла, между которыми вставлены отдельные полимерные цепи.

0 1 066

Ученые из Института исследований полимеров Макса Планка (MPI-P) в Майнце разработали и охарактеризовали новый, чрезвычайно тонкий и прозрачный материал, который имеет различные свойства теплопроводности в зависимости от направления. Хотя он может очень хорошо проводить тепло в одном направлении, он показывает хорошую теплоизоляцию в другом.

Теплоизоляция и теплопроводность играют большую роль в нашей повседневной жизни — от компьютерных процессоров, где важно максимально быстро рассеивать тепло, до домов, где хорошая теплоизоляция необходима для затрат на электроэнергию.

Часто чрезвычайно легкие, пористые материалы, такие как полистирол, используются для изоляции, в то как тяжелые материалы, такие как металлы, используются для отвода тепла. Недавно разработанный материал, который ученые из MPI-P совместно разработали с Университетом Байройта, теперь может сочетать оба свойства.

Материал состоит из чередующихся слоев тонких пластин из стекла, между которыми вставлены отдельные полимерные цепи.

Хорошая теплоизоляция наблюдается перпендикулярно слоям. В микроскопических терминах тепло — это движение или колебание отдельных молекул в материале, которое передается соседним молекулам.

Создавая много слоев друг над другом, этот перенос уменьшается: каждый новый пограничный слой блокирует часть теплопередачи. Напротив, тепло в слое может проводиться хорошо — нет препятствий, которые блокировали бы тепловой поток. В целом теплообмен внутри слоя в 40 раз выше, чем перпендикулярно ему.

Теплопроводность вдоль слоев сравнима с теплопроводностью термопасты, которая используется, среди прочего, для нанесения на радиаторы в компьютерных процессорах. Для электроизоляционных материалов на основе полимера / стекла эта величина исключительно высока — она ​​превышает таковую у имеющихся в продаже материалов в шесть раз.

Смотрите также  Новый рекорд скорости интернета - 178 терабит в секунду

Чтобы материал функционировал эффективно, а также был прозрачным, слои должны были быть изготовлены с очень высокой точностью — любая неоднородность могла бы нарушить прозрачность, подобную царапине на куске оргстекла. Каждый слой имеет высоту только в одну миллионную часть миллиметра, т.е. один нанометр.

В своей дальнейшей работе исследователи надеются получить лучшее понимание того, как на распространение звука и тепла может влиять структура стеклянной пластины и полимерная композиция.

Они видят возможное применение в области высокоэффективных светодиодов, в которых стекло-полимерный слой служит, с одной стороны, в качестве прозрачной оболочки, а с другой стороны, может рассеивать выделяемое тепло в боковом направлении.


Zuyuan Wang et al, Tunable Thermoelastic Anisotropy in Hybrid Bragg Stacks with Extreme Polymer Confinement, Angewandte Chemie (2019). DOI: 10.1002/ange.201911546

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x