Создан материал с теплоизолирующими и теплопроводящими свойствами

Ludmila/Getty Images

Ученые из Института исследований полимеров имени Макса Планка и Байройтского университета разработали и описали свойства нового чрезвычайно тонкого и прозрачного материала, который имеет анизотропию теплопродности. Об открытии ученые рассказывают на страницах журнала Angewandte Chemie.

Теплоизоляция и теплопроводность играют решающую роль в нашей повседневной жизни — от компьютерных процессоров, где важна максимальная эффективность рассеивания тепла, до домов, где хорошая изоляция используется для экономии энергии. Часто очень легкие, пористые материалы, такие как полистирол, используются для теплоизоляции, а тяжелые вещества, такие как металлы, применяют для рассеивания тепла.

Но теперь исследователи из Байройтского университета вместе с коллегами из Института исследований полимеров имени Макса Планка создали структуру, которая может сочетать в себе оба этих свойства. Материал состоит из чередующихся слоев тонких стеклянных пластин, между которыми вставлены отдельные полимерные цепочки. Его теплопроводящие свойства зависят от направления, вдоль которого происходит распространение воздействия.

Теплоизолирующие свойства материала наблюдаются перпендикулярно слоям. Все объясняется тем, что тепло — это движение или колебание отдельных молекул в материале, передающееся по цепочке. За счет наращивания множества слоев этот перенос уменьшается: каждый новый слой задерживает часть тепла. Но внутри слоев тепло может проходить хорошо, так как ничто не мешает его передаче. Оказалось, что у нового материала теплопередача внутри слоя в 40 раз выше, чем перпендикулярно ему.

Теплопроводность вдоль слоев сравнима с аналогичным показателем термопасты, которая используется, в том числе, для создания теплоотводящей поверхности на компьютерных процессорах. Для электроизоляционных материалов на основе полимеров/стекла эта величина очень высока — она превышает таковую для коммерчески доступных пластмасс в шесть раз. Чтобы материал функционировал эффективно, а также был прозрачным, слои должны были быть изготовлены с очень высокой точностью — любая неоднородность нарушает прозрачность. Каждый слой составляет всего один нанометр в высоту.

Авторы работы предполагают, что их разработка найдет применение в области высокоэффективных светоизлучающих диодов, в которых стеклополимерный слой служит, с одной стороны, прозрачной капсулой, а с другой, может рассеивать выделяющееся тепло в перпендикулярном направлении.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.