Полимер — теплопроводник, но также и электроизолятор

Полимерный материал — теплопроводник, но также и электроизолятор

Большинство полимерных материалов — материалов, состоящих из длинноцепочечных молекул — являются самыми оптимальными изоляторами тепла и электричества. Но команда Массачусетского технологического института нашла способ превратить наиболее широко применяемый полимерный материал, полимерный этилен, в теплопроводящий материал, как и большинство металлов, однако при этом оставаться электрическим изолятором..

Новый процесс заставляет полимерный материал довольно эффективно проводить тепло только в одном направлении, в отличии от металлов, которые также прекрасно проводят его по всем направлениям. Изготовление этого нового материала может быть особенно полезным для приложений, где важно отводить тепло от объекта, такого как компьютерный чип (процессор). Статья описана в статье, опубликованной 7 марта в журнале Nature Materials..

Ключ к трансформации заключается в том, чтобы все молекулы полимерного материала выстраивались одинаково, а не образовывали беспорядочно непростую массу, как в большинстве случаев. Команда сделала это, не быстро укладывая полиэтиленовые волокна в стопку при помощи основательно контролируемых скоб на атомном микроскопе, который активно применяется чтобы провести измерения параметров волокон..

«Эти волокна приблизительно в 300 раз более проводящие, чем обыкновенные теплопроводящие полиэтиленовые волокна по направлению одного волокна», — сказал руководитель группы Чен Ганг, профессор энергетики и директор Pappalardo Micro and Nano Engineering Laboratories в Массачусетском технологичном институте. Большая проводимость тепла сделает такие волокна полезными для отвода тепла во многих приложениях, где в настоящий момент применяются металлы, например как солнечные коллекторы горячей воды, трубные змеевики и электроника..

Чен объясняет, что большинство ученых пытаются создать полимерный материал с усовершенствованной теплопроводимостью, добавляя прочие материалы, например углеродные нанотрубки, однако при этом они могут достигать лишь маленького увеличения проводимости, так как есть переход между 2-мя типами материалов. «Эти переходы практически рассеивают тепло, по этой причине улучшения не будет», — говорит Чен. Но с применением этого нового метода проводимость возрастает настолько, что в действительности она лучше, чем половина всех чистых металлов, включая железо и платину..

Создание новых волокон, в которых молекулы полимерного материала выровнены, а не хаотичны, требует 2-ух этапов, объясняет аспирант Шэн Шен, ведущий автор статьи. Полимерный материал сначала греют и растягивают, потом опять греют и растягивают дальше. «Как только он отвердеет при температуре 20 градусов, вы больше не сможете изменяться, — говорит Шен, — по этой причине мы нагреваем его два раза..

«Мы могли бы даже достигнуть лучших результатов при помощи улучшенной технологии», — говорит Чен, отмечая, что достигнутые в настоящее же время результаты уже собой представляют самую большую проводимость тепла, когда-нибудь существовавшую для всех материалов на основе полимера. Если учитывать степень проводимости, которую они предоставляют, если такие волокна будут выполняться в немалых количествах, они могут стать очень дешевой альтернативой металлам, применяемым для теплопередачи во многих приложениях, тем более когда направление теплопроводимости особенно важно, к примеру, при нагреве. преобразователи напряжения, чехлы для мобильных телефонов или пластиковая упаковка для компьютерных микросхем. Иные сферы использования как правило заключаются в применении материала, он собой представляет оригинальное комбинирование теплопроводимости, химической стабильности и электрической изоляции..

До этого времени команда производила отдельные волокна в условиях лаборатории, — говорит Чен, — но мы надеемся, что все пойдёт по плану и что скоро мы сможем делать приличное количество материалов с аналогичными качествами ». Рави Прашер, инженер Intel, говорит: «Работа проф. Чен и его группа исследователей постоянно были замечательными, — добавляет он, — это довольно важное открытие, какое может найти много использований в электронике.

По материалам Источник

Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.