Изобретен пластик, равномерно проводящий тепло — Naked Science
31.03.2018
6 минут
Редакция
146

Изобретен пластик, равномерно проводящий тепло

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали способ формирования структуры полимеров, позволяющий создать материалы, которые передают тепло равномерно по всем направлениям.

31_teplloprovodyashchiy_plastik

Пластмассы — превосходные теплоизоляторы, но это свойство является преимуществом в одних случаях и недостатком в других. Например, было бы очень полезно, если бы корпуса ноутбуков эффективно отводили тепло наружу.

 

Группа инженеров Массачусетского технологического института разработала полимерный материал, способный рассеивать тепло на порядок эффективнее, чем существующие образцы. Разработчик Сюй Янфей (Yanfei Xu) поясняет:

 

«Обычные полимеры не проводят электричество и тепло. Открытие и дальнейшее развитие электропроводных полимеров дали возможность разработки таких устройств, как гибкие дисплеи и носимые биосенсоры. Наш полимер может проводить и удалять тепло гораздо эффективнее. Мы считаем, что полимеры следующего поколения можно применять для корпусов электронных приборов».

 

Почему обычный полимер не является проводником? Его структура представляет собой длинные запутанные нити, соединенные между собой. Представьте себе кастрюлю хорошо перемешанных спагетти. Частицы-теплоносители не могут свободно перемещаться через «хаотичный порядок» и оставляют тепловую энергию внутри полимерной детали.

 

Ученые давно хотели преодолеть этот фактор, поскольку полимеры очень важны для электроники: они легкие, гибкие, химически инертные и хорошие изоляторы электричества. Однако ранее наиболее успешным было «выпрямление» нитей полимерной структуры в одном направлении, вдоль цепи мономеров. Для того чтобы создать полимер, проводящий тепло во всех направлениях, задействовали не только внутримолекулярные, но и межмолекулярные связи.

 

Специалисты разработали технологию — окислительное химическое осаждение паров. Два вещества, мономер и окислитель, в виде пара одновременно подаются отдельно друг от друга в камеру, где заранее находится подложка, на которой они и взаимодействуют. В результате реакции с одновременным осаждением на подложке образуется пленка, состоящая из жестких, а не скрученных цепочек. В качестве подложки использовали кремний и стекло. Первые же лабораторные опыты позволили получить относительно крупные образцы — размером около двух квадратных сантиметров.

 

Способность переносить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности λ (Wt/m·K). Для алюминия, отличного проводника тепла, λ  = 200 Wt/m·K, а для обычного пластика λ = 0.15 Wt/m·K.

 

Полученные образцы способны проводить тепло примерно в 10 раз лучше, чем обычные полимеры: λ = 2 Wt/m·K. При этом строение полимера изотропно, материал одинаково хорошо проводит тепло во всех направлениях, что повышает его теплоотдающий потенциал.

 

Результаты измерения теплопроводности / © Сюй Янфей и др., Массачусетский технологический институт

 

Теплопроводность полученного полимера зависит от температуры (см. график).

 

Разработчики сразу отметили перспективность использования теплорассеивающих полимеров при производстве солнечных батарей, органических полевых транзисторов и светодиодов. В планах — дальнейшее изучение структуры полученных материалов и разработка методов промышленного получения.

Позавчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Позавчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

Вчера, 11:41
7 минут
Мария Азарова

Ученые проследили эволюцию небольших придонных Hemiscyllium, которые любят прогуливаться по рифам и пескам и стали отдельным видом девять миллионов лет назад.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

19 января
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: