Если бы пластмассы обладали более высокой теплопроводностью, то они могли бы использоваться для создания множества более легких, более дешевых, более энергоэффективных компонентов, используемых в транспортных средствах, светодиодах и компьютерах. Новая методика, которая может изменить молекулярную структуру пластика, чтобы сделать его более теплопроводящим, является многообещающим шагом в этом направлении.
Метод разработан командой исследователей из Университета Мичигана. Этот процесс является недорогим и масштабируемым. Концепция, вероятно, может быть адаптирована и к ряду других пластмасс. В предварительных испытаниях полимер превращали в теплопроводящий, как стекло (это гораздо меньше, чем теплопроводность металла или керамики), но в шесть раз лучше, чем тот же полимер без обработки.
“Пластмассы во многих местах заменяют металлы и керамику, но они такие плохие теплопроводники, что никто даже не рассматривает их для приложений, требующих эффективного рассеивания тепла”, – сказал Цзинанг Ким, профессор материаловедения и инженерных наук Университета Мичигана. – “Мы работаем над тем, чтобы изменить это, применяя теплотехнику к пластмассам таким образом, который никто раньше не применял”.
Этот процесс является основным отличием от предыдущих методов повышения теплопроводности полимеров, которые были сосредоточены на добавлении металлических или керамических наполнителей к пластмассам. Это имело ограниченный успех, поскольку необходимо добавить большое количество наполнителей, а это является дорогостоящим и может нежелательным образом изменить свойства пластика. Вместо этого в новом методе используется процесс, который изменяет структуру самого материала.
Пластмассы изготовлены из длинных цепочек молекул, которые плотно свернуты и запутаны. По мере того, как тепло проходит через материал, оно должно проходить вдоль и между этими цепями – трудный путь, который мешает его прохождению через такой материал. Команда, которая также включает адъюнкт-профессора машиностроения Кевина Пайпа, аспиранта по машиностроению Чэнь Ли и аспиранта по материалам и технике Апурва Шанкера, использовала химический процесс для расширения и выпрямления цепей молекул. Это создало более прямой путь через материал для тепловой энергии. Они начали с типичного полимера. Сначала они растворяли его в воде, затем добавляли электролиты в раствор для повышения его рН, делая его щелочным.
Отдельные звенья в полимерных цепях, называемые мономерами, берут отрицательный заряд, что заставляет их отталкивать друг друга. Когда они раздвигаются, они разворачивают тесные витки цепи. Наконец, раствор воды и полимера распыляют на пластинки с использованием общего промышленного процесса, называемого спин-литье, которое восстанавливает его в твердую пластиковую пленку. (nanonewsnet.ru/Химия Украины и мира)