Зразок пластику в лабораторії університету Мічигану.
Сучасні пластмаси могли б повсюдно використовуватися в якості матеріалу для виготовлення легких, дешевих та енергоефективних деталей транспортних засобів, світильників та електроніки - якби могли краще розсіювати тепло.
Нова методика зміни молекулярної структури пластику і його теплопровідності - багатообіцяючий крок у потрібному напрямку.
Розроблений командою фахівців у галузі матеріалознавства та машинобудування з Мічиганського університету (University of Michigan) метод дешів і може бути масштабований. Подробиці доступні у статті, опублікованій у журналі Science Advances.
Під час експериментів вдалося надати полімеру теплопровідність скла - це все ще менше, ніж аналогічна властивість металів або кераміки, але отриманий матеріал шість разів краще розсіює тепло, ніж вихідний полімер без обробки.
«Пластмаси часто замінюють метали і кераміку, але вони такі погані провідники тепла, що ніхто навіть не розглядає можливість їх застосування в умовах, що потребують ефективного розсіювання тепла, - говорить професор Цзіньсан Кім (Jinsang Kim). - Ми працюємо над тим, щоб змінити це, використовуючи не випробуваний раніше спосіб».
Попередні спроби збільшити теплопровідність пластмас були засновані на додаванні металевих або керамічних наповнювачів. Це приносило обмежений успіх. Помітний ефект досягався при використанні великої кількості наповнювача - це збільшує вартість матеріалу, до того ж може небажаним чином змінити властивості пластику.
Нова технологія заснована на процесі, в ході якого змінюється структура самого матеріалу. Зразок теплопровідного пластику на випробувальному стенді.
Пластмаси складаються з довгих і заплутаних молекулярних ланцюжків. Тепло, проходячи через пластмасу, рухається цими ланцюжками, це довгий і звивистий шлях. Його можна спростити і тим самим збільшити теплопровідність - для цього треба випрямити молекулярні ланцюжки.
Технологія передбачає розчинення полімеру у воді. У розчин додають електроліт, що робить його лужним.
Окремі ланки молекулярного ланцюжка (полімера) - мономери приймають негативний заряд, який змушує їх відштовхуватися один від одного. В результаті клубки з молекул розплутуються. Далі розчин напилюється на основу, виходить пластикова плівка, в якому молекулярні ланцюжки розташовані значно більш щільно, ніж зазвичай.
Обмеження технології - зараз можна збільшити теплопровідність тільки тих полімерів, що розчинні у воді. Однак дослідники вже почали роботу з підбору органічних розчинників, за допомогою яких можна було б досягти результатів, аналогічних показаним.
