پلیمر هایی رسانا تر از فلزات

به گزارش جام جم آنلاین ، مواد پلاستیکی به عنوان یک عایق الکتریکی باقی مانده است.

قرار گرفتن یک سری مولکول های پلیمری در خط کار ساده ای نیست - اگر به عهده خود آنها باشد ، این مولکول ها در یک آرایش آشفته قرار می گیرند که در برابر انتقال گرما مقاوم است. اما تیم MIT دریافت که با کشیدن آهسته الیاف پلی اتیلن از محلول ، می توانند مولکول ها را به همان ترتیب به صف بکشند و ماده ای ایجاد کنند که باعث می شود گرما از یک جهت عبور کند اما از جهت دیگر.

این نوع رسانای یک طرفه برای کاربردهای بی شماری در دستگاههایی که گرما باید از یک مکان خاص خارج شود ، مانند مبدلهای حرارتی ، پردازنده های رایانه ای و یا وسایل الکترونیکی قابل حمل ، رسیده است. با رسانایی گرمایی 300 برابر بیشتر از پلی اتیلن معمولی ، این پلیمر در واقع رساناتر از نیمی از فلزات خالص است ، به این معنی که می تواند به طور بالقوه جایگزین هادی های فلزی در چندین دستگاه متداول شود.

البته ، همه اینها به مقیاس گذاری فرآیند ایجاد پلی اتیلن رسانا با قیمت و مقادیر قابل قبول در بازار بستگی دارد ، کاری که تیم هنوز انجام نداده است. اما اگر آنها راهی برای تولید عمده مواد پیدا کنند ، می تواند به سرعت از نیمکت آزمایشگاه به برنامه های تجاری برسد ، و یک گزینه ارزان قیمت برای فلزات خاصی که در تبادل گرما استفاده می شوند ، فلزاتی که هزینه و گاهی هزینه های زیست محیطی برای دستگاه های معمول دارند ، فراهم می کند.

گانگ چن ، استاد مهندسی نیرو در MIT از کارل ریچارد سودربرگ ، و یکی از نویسندگان ارشد مقاله ، می گوید: "ما فکر می کنیم این نتیجه گامی برای تحریک این رشته است." "چشم انداز بزرگتر ما این است که این خواص پلیمرها می توانند برنامه های جدید و شاید صنایع جدید ایجاد کنند و ممکن است جایگزین فلزات به عنوان مبدل های حرارتی شوند."

در سال 2010 ، این تیم موفقیت در ساخت الیاف نازک از پلی اتیلن را که 300 برابر رسانای حرارتی از پلی اتیلن نرمال بوده و تقریباً مانند اکثر فلزات رسانا هستند ، گزارش کردند.

چن می گوید: "در آن زمان گفتیم ، به جای یک الیاف ، می توانیم یک ورق درست کنیم." "معلوم شد که این یک روند بسیار دشوار بود."

محققان نه تنها مجبور شدند راهی برای ساختن ورق های پلیمری رسانای حرارت تهیه کنند ، بلکه آنها مجبور شدند دستگاهی را برای آزمایش رسانایی گرمای مواد و همچنین تهیه کدهای رایانه ای برای تجزیه و تحلیل تصاویر میکروسکوپی این ماده ، تهیه کنند.

در پایان ، تیم قادر به ساخت فیلم های نازک از پلیمر رسانا بود که از پودر پلی اتیلن تجاری شروع می شود. به طور معمول ، ساختار میکروسکوپی پلی اتیلن و بیشتر پلیمرها شبیه پیچ و خم های ماکارونی مانند زنجیره های مولکولی است. گرما زمان دشواری را در جریان این آشفتگی آشفته عبور می دهد ، که خصوصیات عایق ذاتی یک پلیمر را توضیح می دهد.

آنها به دنبال راه هایی برای گره گشایی از گره های مولکولی پلی اتیلن ، تشکیل زنجیره های موازی بودند که در طول آن گرما می تواند هدایت بهتری داشته باشد. برای این کار ، آنها پودر پلی اتیلن را در محلولی حل کردند که باعث انبساط و گره زنجیرهای پیچ خورده می شود. یک سیستم جریان سفارشی بیشتر زنجیره های مولکولی را گره زد و محلول را روی صفحه خنک کننده مایع با نیتروژن پاشید تا یک فیلم ضخیم ایجاد کند ، سپس بر روی دستگاه طراحی رول به رول قرار گرفت که فیلم را گرم و کشش داد تا اینکه نازک تر از بسته بندی پلاستیکی بود.