Изобретен пластик, равномерно проводящий тепло — Naked ScienceNaked Science
31.03.2018, 09:20
6 минут
Naked Science
34

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.

17 октября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые обнаружили, что один из нейропсинов — светочувствительных пигментов — может изменять циркадные ритмы крыс, синхронизируя их с циклом дня и ночи.

18 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Компьютерное моделирование помогло выяснить, почему сверхновая SN 1572, также известная как сверхновая Тихо Браге, не похожа ни на одну другую звезду этого типа.

Сегодня, 13:25
5 минут
Полина Гершберг

Новая модель объяснила необычное явление, зафиксированное во время подводного извержения на Алеутских островах.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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