Termoprzewodzący termoizolator

Nowy materiał, który przewodzi ciepło 900 razy lepiej wzdłuż warstw krystalicznych niż w poprzek warstw może poprawić sprawność i niezawodność elektroniki i innych urządzeń – poinformowali naukowcy z University of Chicago.

Naukowcy stale poszukują materiałów o nietypowych właściwościach, ponieważ mogą otworzyć zupełnie nowe możliwości w dziedzinie elektroniki, technologii medycznych czy ogniw słonecznych. Na przykład dzięki przewodzącym prąd elektryczny bez strat nadprzewodnikom stało się możliwe budowanie urządzeń do rezonansu magnetycznego.

Każda aktywność generuje ciepło. Jego nadmiar może być problemem - jak w przypadku przegrzewających się akumulatorów, telefonów, silników samochodowych czy lodówek. Czasem ciepło jest pożądanym efektem działania (jak w przypadku suszarki do włosów), jednak nie powinno nagrzewać obudowy urządzenia.

Naukowcy z University of Chicago wynaleźli nowy sposób rozprowadzania ciepła na poziomie mikroskopowym: wykonany przy użyciu innowacyjnej techniki izolator termiczny. Układali na sobie ultracienkie (o grubości kilku atomów) warstwy krystalicznych arkuszy, ale każdą warstwę lekko obracali.

Zwykle stosowane materiały składają się z niezwykle regularnych, powtarzających się sieci atomów, co bardzo ułatwia ruch elektryczności (i ciepła) przez materiał.

"Pomyśl o częściowo ułożonej kostce Rubika, z warstwami obróconymi w losowych kierunkach - powiedział Shi En Kim, absolwent Pritzker School of Molecular Engineering, który jest pierwszym autorem badania. - Oznacza to, że w każdej warstwie kryształu nadal mamy uporządkowaną sieć atomów, ale jeśli przejdziesz do sąsiedniej warstwy, nie masz pojęcia, gdzie będą się znajdować następne atomy w stosunku do poprzedniej warstwy - są całkowicie nieuporządkowane w tym kierunku".

W rezultacie powstał materiał, który niezwykle dobrze zarówno zatrzymuje, jak i przewodzi ciepło, aczkolwiek w różnych kierunkach. Te niezwykłe właściwości mogą znaleźć zastosowanie w elektronice i innych dziedzinach.

"Połączenie doskonałej przewodności cieplnej w jednym kierunku i doskonałej izolacji w drugim w ogóle nie istnieje w naturze - powiedział główny autor badania Jiwoong Park, profesor chemii i inżynierii molekularnej na Uniwersytecie w Chicago. - Mamy nadzieję, że może to otworzyć zupełnie nowy kierunek tworzenia materiałów".

Jak się okazało, mikroskopijna przegroda wykonana z nowego materiału bardzo dobrze zapobiegała przemieszczaniu się ciepła między przedziałami. "Przewodność cieplna jest po prostu zdumiewająco niska - tak niska jak powietrza, które wciąż jest jednym z najlepszych izolatorów, jakie znamy - powiedział Park. - To samo w sobie jest zaskakujące, ponieważ bardzo rzadko można znaleźć tę właściwość w materiale, który jest gęstym ciałem stałym - te zwykle są dobrymi przewodnikami ciepła".

Jednocześnie zdolność materiału do przenoszenia ciepła wzdłuż przegrody była bardzo duża.

Połączenie tych dwóch właściwości może być bardzo przydatne. Na przykład, coraz mniejsze i mniejsze wymiary chipów komputerowych powodują, że coraz więcej mocy przepływa przez niewielką przestrzeń, tworząc środowisko o wysokiej "gęstości mocy".

"Zasadniczo pieczesz swoje urządzenia elektroniczne na takim poziomie mocy, jakbyś wkładał je do kuchenki mikrofalowej - wskazał prof. Park. - Jednym z największych wyzwań w elektronice jest dbanie o ciepło w tej skali, ponieważ niektóre elementy elektroniki są bardzo niestabilne w wysokich temperaturach".

"Ale jeśli możemy użyć materiału, który może jednocześnie przewodzić ciepło i izolować cieplnie w różnych kierunkach, możemy odprowadzać ciepło z dala od jego źródła - takiego jak bateria - unikając jednocześnie bardziej delikatnych części urządzenia".

Ta właściwość może otworzyć drzwi do eksperymentowania z materiałami, które były zbyt wrażliwe na ciepło, aby inżynierowie mogli używać ich w elektronice. Ponadto tworzenie ekstremalnego gradientu termicznego - gdy coś jest bardzo gorące z jednej strony i chłodne z drugiej - jest trudne do realizacji, szczególnie w tak małych skalach, ale może mieć wiele zastosowań.

Naukowcy przetestowali swoją technikę nakładania warstw tylko na jednym materiale, zwanym dwusiarczkiem molibdenu, ale uważają, że mechanizm ten powinien dotyczyć wielu innych. "Mam nadzieję, że otworzy to zupełnie nowy kierunek tworzenia egzotycznych przewodników termicznych" - powiedział Kim.

 

×

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Termoprzewodzący termoizolator

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 18.204.2.231
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum
PARTNERZY SERWISU
  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu
WNP - Portal gospodarczy

Drogi Użytkowniku!

W związku z odwiedzaniem naszych serwisów internetowych możemy przetwarzać Twój adres IP, pliki cookies i podobne dane nt. aktywności lub urządzeń użytkownika. Jeżeli dane te pozwalają zidentyfikować Twoją tożsamość, wówczas będą traktowane dodatkowo jako dane osobowe zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady 2016/679 (RODO).

Administratora tych danych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz w Polityce Prywatności pod tym linkiem.

Jeżeli korzystasz także z innych usług dostępnych za pośrednictwem naszych serwisów, przetwarzamy też Twoje dane osobowe podane przy zakładaniu konta, rejestracji na eventy, zamawianiu prenumeraty, newslettera, alertów oraz usług online (w tym Strefy Premium, raportów, rankingów lub licencji na przedruki).

Administratorów tych danych osobowych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz również w Polityce Prywatności pod tym linkiem. Dane zbierane na potrzeby różnych usług mogą być przetwarzane w różnych celach, na różnych podstawach oraz przez różnych administratorów danych.

Pamiętaj, że w związku z przetwarzaniem danych osobowych przysługuje Ci szereg gwarancji i praw, a przede wszystkim prawo do odwołania zgody oraz prawo sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych. Prawa te będą przez nas bezwzględnie przestrzegane. Jeżeli więc nie zgadzasz się z naszą oceną niezbędności przetwarzania Twoich danych lub masz inne zastrzeżenia w tym zakresie, koniecznie zgłoś sprzeciw lub prześlij nam swoje zastrzeżenia pod adres odo@ptwp.pl. Wycofanie zgody nie wpływa na zgodność z prawem przetwarzania dokonanego przed jej wycofaniem.

W dowolnym czasie możesz określić warunki przechowywania i dostępu do plików cookies w ustawieniach przeglądarki internetowej.

Jeśli zgadzasz się na wykorzystanie technologii plików cookies wystarczy kliknąć poniższy przycisk „Przejdź do serwisu”.

Zarząd PTWP-ONLINE Sp. z o.o.

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!