Новые теплопроводные полимерные пленки могут заменить металл

Инженеры Массачусетского технологического института перевернули представление о полимерном изоляторе, создав пленку, проводящую тепло.

В опытах материл, толщиной меньше целлофана, проводил тепло лучше большинства металлов, включая стать и керамику, сообщает sciencedaily.com. Результаты работы команды представлены в Nature Communications. Они могут стимулировать производство легких, гибких и химически стойких альтернатив металлических теплопроводников в технике и электронике.

В 2010-м исследователи сообщили об успешном создании тонких полиэтиленовых волокон. Они проводили тепло в 300 раз лучше обычного полиэтилена и значительно эффективнее большинства металлов. Открытие привлекло внимание разных индустрий. Вскоре стало понятно, что для использования волокна нужно превратить в пленки.

Ученым удалось справиться с задачей. Команда, включавшая профессора Гана Чена, Янфей Сюй и других авторов, успешно изготовила пленки из доступного в продаже полиэтиленового порошка. Микроскопическая структура полимеров обычно напоминает спагетти. Теплу сложно перемещаться по такой спутанной структуре. Сюй  коллегами преобразовали молекулярные узлы в параллельные цепи для лучшей теплопроводности. Они растворили полиэтиленовый порошок, прогнали смесь через проточную систему и охладили жидким азотом. Получившуюся толстую пленку растянули в волочильном станке.

Команда изготовила аппарат для проверки теплопроводности материала. У большинства полимеров параметр находится в диапазоне 0,1-0,5 Вт/(м*К). Теплопроводность новой полиэтиленовой пленки достигла 60 Вт/(м*К).  Для сравнения, у керамики и стали показатель составляет 30 Вт/(м*К) и 15 Вт/(м*К).

Ученые использовали технику рентгеновского рассеяния для определения причин уникальных свойств пленки.

«Оборудование позволило увидеть наноскопические детали отдельных волокон материала», — сказал Чжан Цзян, сотрудник Аргоннской национальной лаборатории, где проводились эксперименты.

Анализ показал, что теплопроводность повышается за счет более упорядоченной структуры нановолокон. Наблюдения помогут ученым в разработке полимерных микроструктур.

Заметили опечатку или ошибку? Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам о ней.

Материалы партнеров:

Читайте другие новости: