به همت محققان با نانومهندسی ساختار پلی‌اتیلن؛

تولید پلیمری که بهتر از فلزات گرما را از خود عبور می‌دهد

محققان با نانومهندسی ساختار پلی‌اتیلن موفق به تولید فیلم‌های پلیمری شدند که هدایت گرمایی بالایی داشته و حتی بهتر از برخی فلزات می‌توانند گرما را از خود عبور دهند.

کد خبر: ۸۵۴۳۰۲

پنجشنبه - ۲۲ خرداد ۱۳۹۹ / June 11, 2020

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان با نانومهندسی ساختار پلی‌اتیلن موفق به تولید فیلم‌های پلیمری شدند که هدایت گرمایی بالایی داشته و حتی بهتر از برخی فلزات می‌توانند گرما را از خود عبور دهند.

پلیمرها معمولا عایق حرارتی هستند اما محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به ساخت پلیمری شدند که رسانای گرما است. به دلیل داشتن میکروساختار صاف، این رشته‌های پلیمری بسیار نازک می‌توانند رسانایی بسیار بهتر از فلزات داشته باشند.

نتایج کار محققان این پروژه در نشریه  Nature Communications به چاپ رسیده است. در صورت تجاری‌سازی این فناوری، می‌توان امیدوار بود که در آینده پلیمرها بتوانند جایگزین فلزات در محصولات شوند و به عنوان انتقال دهنده حرارت در لپ‌تاپ‌، تلفن هوشمند و سیستم‌های خنک‌کننده خودرو و یخچال استفاده شوند، پلیمرهایی که سبک و انعطاف‌پذیر هستند و در عین حال نسبت به خوردگی مقاومت قابل توجهی دارند.

در این پروژه محققان پلیمر را در یک محلول ریخته و فیلم نازکی ایجاد کرده و آن را کشیدند. در ادامه میکروساختار پلی‌اتیلن از حالت اسپاگتی به  ساختار رشته‌های صاف تغییر کرد و با این کار قابلیت هدایت گرمایی در پلیمر ایجاد شد.

در سال ۲۰۱۰، این تیم تحقیقاتی الیاف نازکی از جنس پلی‌اتیلن را تولید کردند که ۳۰۰ برابر هدایت گرمایی بالاتری نسبت به پلی‌اتیلن معمولی داشت. این الیاف از نظر هدایت گرمایی عملکردی شبیه به فلزات داشتند.

البته خیلی زود مشخص شد، برای این که این الیاف پلیمری رسانای گرما بتوانند در کاربردهای صنعتی استفاده شوند باید الیاف به فیلم‌های قابل کنترل تبدیل شوند که البته این کار بسیار دشوار بود.

این گروه نه تنها باید راهی برای تولید ورق‌های رسانای حرارتی ارائه می‌کرد بلکه باید آنها را در یک محصول مورد آزمایش قرار می‌دهد.

در نهایت این گروه موفق شد از پودرهای پلی‌اتیلن تجاری، فیلم‌های نازک با قابلیت هدایت گرمایی تولید کند. میکروساختار پلی‌اتیلن شبیه اسپاگتی است بنابراین گرما نمی‌تواند از میان زنجیره پلیمر عبور کند. برای حل این مشکل پلیمر وارد فاز سیال شد و با این ایجاد فرآیندهایی روی پلیمر در حالت حل شده، رشته‌های کشیده شدند تا فیلم نازک و صافی ایجاد شود که قابلیت هدایت گرما در آن وجود داشته باشد.