Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили спосіб формування структури полімерів, що дозволяє створити матеріали, які передають тепло рівномірно в усіх напрямках.
Пластмаси – чудові утеплювачі, але ця властивість є перевагою в одних випадках і недоліком в інших. Наприклад, було б дуже корисно, якби корпуси ноутбуків ефективно відводили тепло назовні.
Група інженерів Массачусетського технологічного інституту розробила полімерний матеріал, здатний розсіювати тепло на порядок ефективніше, ніж існуючі зразки. Розробник Сюй Янфей (Yanfei Xu) пояснює:
«Звичайні полімери не проводять електрику і тепло. Відкриття і подальший розвиток електропровідних полімерів дає можливість розробки таких пристроїв, як гнучкі дисплеї і носимі біосенсори. Наш полімер може проводити і відводити тепло набагато ефективніше. Ми вважаємо, що полімери наступного покоління можна застосовувати для корпусів електронних приладів ».
Чому звичайний полімер не є провідником? Його структура являє собою довгі заплутані нитки, з’єднані між собою. Уявіть собі каструлю добре перемішаних спагетті. Частинки-теплоносії не можуть вільно переміщатися через «хаотичний порядок» і залишають теплову енергію всередині полімерної деталі.
Науковці давно хотіли подолати цей фактор, оскільки полімери дуже важливі для електроніки: вони легкі, гнучкі, хімічно інертні і хороші ізолятори електрики. Однак раніше найбільш успішним було « випрямлення » ниток полімерної структури в одному напрямку, вздовж ланцюга мономерів. Для того щоб створити полімер, який проводить тепло у всіх напрямках, задіяли не тільки внутрішньо-молекулярні, але і міжмолекулярні зв’язки.
Фахівці розробили технологію – окисне хімічне осадження парів. Дві речовини, мономер і окислювач, у вигляді пари одночасно подаються окремо один від одного в камеру, де заздалегідь знаходиться підкладка, на якій вони і взаємодіють. В результаті реакції з одночасним осадженням на підкладці утворюється плівка, що складається з жорстких, а не скручених ланцюжків. В якості підкладки використовували кремній і скло. Перші ж лабораторні досліди дозволили отримати відносно великі зразки – розміром близько двох квадратних сантиметрів.
Здатність переносити тепло характеризується коефіцієнтом теплопровідності λ (Wt / m · K). Для алюмінію, відмінного провідника тепла, λ = 200 Wt / m · K, а для звичайного пластика λ = 0.15 Wt / m · K.
Отримані зразки здатні проводити тепло приблизно в 10 разів краще, ніж звичайні полімери: λ = 2 Wt / m · K. При цьому будова полімеру ізотропна, матеріал однаково добре проводить тепло у всіх напрямках, що підвищує його тепловіддаючий потенціал.
Теплопровідність отриманого полімеру залежить від температури (див. Графік).
Розробники відразу відзначили перспективність використання теплорозсіючих полімерів при виробництві сонячних батарей, органічних польових транзисторів і світлодіодів. У планах – подальше вивчення структури отриманих матеріалів і розробка методів промислового отримання.
Leave a Reply
Щоб відправити коментар вам необхідно авторизуватись.