En busca de la próxima generación de materiales para dispositivos modernos, que son livianos, flexibles y excelentes para abolir el calor, un grupo de investigadores dirigidos por Emherst de la Universidad de Massachusetts ha descubierto A: Inc incluso es un incentivo.
Esta investigación, publicada El progreso de la cienciaExperimentalmente y teóricamente descubrieron que los polímeros (comúnmente conocidos como plástico) están hechos con rellenos conductivos térmicos defectuosos que funcionan un 160% mejor que los rellenos perfectos. Esta búsqueda retrógrada desafía la estimación a largo plazo que compromete la efectividad de los elementos. En cambio, indica una nueva técnica comprometida para los compuestos de polímeros de ingeniería con conductividad térmica ultrahghat.
El estudio fue dirigido por el Instituto de Tecnología de Massachusetts, Universidad Estatal de Carolina del Norte, Universidad de Stanford, Oak Ridge National Laboratory, Argon National Laboratory y Rice University Associates.
Los polímeros han revolucionado los dispositivos modernos con su escasez comparativa, aislamiento eléctrico, flexibilidad y facilidad de procesamiento: cualidades de metales y cerámica no solo pueden competir. Los polímeros están integrados en cada rincón de nuestro panorama tecnológico, desde microchips de alta velocidad y condujeron a teléfonos inteligentes y robótica blanda. Sin embargo, los polímeros generales son el aislante térmico con conductividad térmica, lo que puede causar problemas de calor en exceso. Sus características inspiradoras subyacentes atrapan el calor, creando puntos calientes peligrosos que aceleran el rendimiento y el desgaste de la savia, aumentan el riesgo de falla catastrófica e incluso incendios.
A lo largo de los años, los científicos han tratado de aumentar la conductividad térmica de los polímeros al incorporar rellenos conductivos térmicos altos como materiales de metal, cerámica o carbono. El argumento es recto: el rendimiento general de la mezcla en rellenos conductores térmicos debe mejorarse.
Pero en realidad esto no es fácil. Considere un polímero mezclado con diamantes.
La conductividad térmica excepcional de los diamantes es de aproximadamente 2,000 WAT por metro por Celvin (W M-1 OMS-1), Un polímero que puede lograr la conductividad de aproximadamente 800 metros en teoría formado por Diamond Philler-1 OMS-1Sin embargo, los desafíos como la sujeción de relleno, los defectos, la alta resistencia de la comunicación entre los polímeros y los rellenos, y menos la conductividad térmica de la matriz de polímeros, que socavan la transferencia de calor, tienen resultados prácticos reducidos.
“Los procesos de transporte de calor en materiales poliméricos se han convertido en un desafío crónico, estructura de polímeros parcialmente complejos, defectos y trastornos ubicuos”, dijo Yanafi Ju, profesora asistente de OMAS de ingeniería mecánica e industrial, y autor de Paper.
Para su estudio, para sentar las bases del transporte de calor en materiales poliméricos y controlar la transferencia de calor en diferentes interfaces, el equipo ha creado dos compuestos de polímero de alcohol polivinílico (PVA), un relleno de grafito perfecto y el otro con rellenos de óxido de grafito defectuosos, cada uno menos.
Como era de esperar, sus propios rellenos perfectos eran térmicamente conductor que las personas incompletas.
“Hemos medido los rellenos perfectos (grafito) con la alta conductividad térmica de aproximadamente 292.55 Wm-1 OMS-1 Se compara con solo 66.29 WM-1 OMS-1 Para las personas defectuosas (óxido de grafito) en sí mismas, casi cinco veces la diferencia “, dice el principal autor y estudiante graduado de ingeniería mecánica de Umas Amherst, dice Yaz Jho.
Sin embargo, sorprendentemente, cuando estos rellenos se agregan a los polímeros, los polímeros fabricados con rellenos de óxido de grafito se realizan un 160% mejor que los rellenos de grafito perfectos defectuosos.
El equipo utilizó la combinación de pruebas y modelos (medición del transporte térmico, dispersión de neutrones, modelado mecánico cuántico y simulaciones de dinámica molecular: cómo los defectos afectan el transporte de calor en la combinación de polímero.
Descubrieron que los rellenos defectuosos simplifican la transferencia de calor más eficiente porque sus superficies desiguales no permiten que las cadenas de polímeros empaquen los rellenos perfectamente lisos. Este efecto inesperado, conocido como la vibración mejorada de polímeros/interfaces de relleno y rellenos defectuosos, mejora la conductividad térmica y reduce la resistencia, hace que el material sea más eficiente para transferir calor.
June Liu, profesor asociado de ingeniería mecánica y espacial en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, dijo: “Los errores a veces actúan como puentes, mejoran la conexión a través de la interfaz y permiten un mejor flujo de calor”. “De hecho, incompleto a veces puede conducir a mejores resultados” “
JU cree que ambos resultados, experimentales y teóricos, son la base de la nueva ingeniería de materiales poliméricos, incluida la conductividad del calor Ultrahaig. El alto rendimiento del microchip a la robótica blanda de próxima generación para enfriar y manejar más eficientemente los desechos de calor avanzado: presenta nuevas oportunidades para estos dispositivos avanzados.