انرژی علوم پایه

هدایت و عایق بندی حرارت توسط ماده ایی شفاف

نوشته شده توسط تارا صفری

انواع مختلف مواد هنگام کنترل گرما می توانند نقشهای مختلفی را ایفا کنند. اگر می خواهیم خانه خود را در سرمای زمستان گرم نگه داریم ، لایه های عایق در دیواره های ما می توانند به آن کمک کنند. اگر می خواهیم همه چیز را خنک نگه داریم ، مواد هدایت حرارتی مانند مواد مورد استفاده در پردازنده های رایانه ای می تواننداین عمل را انجام دهند.اما آیا یک ماده می تواند هر دو روش را داشته باشد؟ پیشرفت جدید نشان می دهد  گرما فقط یک خیابان یک طرفه نیست .

این تحقیق توسط دانشمندان دانشگاه Bayreuth و موسسه تحقیقات پلیمر Max Planck انجام شده است، که در صدد ترکیب خصوصیات عایق حرارتی موادی مانند پلی استایرن با خصوصیات رسانای حرارتی فلزات سنگین بودند که اغلب برای اتلاف گرما استفاده می شود.

دستیابی به موفقیت توسط آنها  دستکاری مسیر حرکت گرما است ، که از طریق نوسان مولکولهای انفرادی است که به سمت مولکول های همسایه حرکت میکنند.

این تیم موادی از صفحات شیشه ای به ضخامت نانومتر ایجاد کردند ، که با زنجیرهای پلیمری در هم پیچیده شده اند و یک پشته نازک ویفر را تشکیل می دهند که به نظر شفاف میباشد. بسیاری از لایه های موجود در این ماده به شکلی مشابه یک پنجره دو جداره کار می کنند ، فقط چند برابر می شوند تا خواص واقعا بی نظیری ارائه دهند.

در اصل ، مواد تولید شده ما مطابق با اصل شیشه دوجداره  است. فقط تفاوت در این است که ما نه تنها دو لایه نداریم بلکه صدها لایه داریم.

Markus Retsch ، استاد دانشگاه Bayreuth

دانشمندان توانستند با ایجاد تعداد زیادی لایه از مواد ، انتقال حرارت را در جهت خود کاهش دهند. در ضمن ، هیچ واسطی در داخل هر لایه وجود ندارد که بتواند گرما را مسدود کند ، بنابراین حرکت در یک جهت موازی در امتداد لایه های جداگانه انجام می شود.

دانشمندان پس از آزمایش ماده خود ، گزارش دادند که هدایت حرارتی در طول هر لایه قابل مقایسه با عملکرد خمیر حرارتی است که برای پردازنده های رایانه ای استفاده می شود و حدوداً 40 برابر بیشتر است. در همین حال ، همچنین مشخص شد که خواص عایق حرارتی بسیار زیاد است ، و فراتر از عملکرد پلاستیکهایی است که در حال حاضر بصورت تجاری مورد استفاده تجاری قرار گرفته است.

دانشمندان می گویند این ماده منحصر به فرد می تواند در هنگام انتشار صدا نیز رفتارهای مشابه ارائه دهد.

این ماده برای درک چگونگی پخش صدا در جهات مختلف بسیار عالی است.

پروفسورGeorg Fytas ، نویسنده ی همكار در این پروژه

در مورد محلی که می توان از آن استفاده کرد ، میتواند در LED  ها  کارایی بالایی داشته باشد ، جایی که نیاز به تعادل عایق گرما و اتلاف وجود دارد.

اشتراک گذاری

درباره نویسنده

تارا صفری