Nanocompozit revoluționar: conductivitatea termică și electrică crește prin întindere
O echipă de cercetători de la Universitatea Sungkyunkwan a dezvoltat un nanocompozit care își mărește conductivitatea termică și electrică atunci când este întins, contrar comportamentului uzual al materialelor. Descoperirea ar putea rezolva problema disipării căldurii în telefoanele pliabile și în electronica flexibilă.
Smartphone-urile și dispozitivele electronice generează cantități semnificative de căldură în timpul funcționării, ceea ce poate duce la reducerea performanțelor sau la scurtarea duratei de viață a aparatelor dacă nu sunt răcite corespunzător. Electronica flexibilă de generație viitoare, care se îndoaie sau se întinde, se confruntă cu provocări deosebite, deoarece căldura nu poate fi eliminată ușor în timpul deformării.
În mod normal, întinderea unui material mărește distanța dintre particulele încorporate, ceea ce reduce atât conducția termică, cât și cea electrică. Echipa de cercetare a proiectat însă un material care răstoarnă această înțelegere convențională.
Particule de argint și tunelare cuantică
Cercetătorii au dispersat uniform particule de argint de 3,4 nanometri — de zeci de mii de ori mai subțiri decât un fir de păr uman — cu goluri ultranarrow de doar 4,1 nanometri între ele, într-un cauciuc siliconic extensibil. Reducerea distanței dintre particule sub 10 nanometri permite electronilor să treacă prin bariere printr-un fenomen cunoscut sub numele de „tunelare cuantică”.
Prin urmare, chiar și atunci când materialul este întins, acesta prezintă un „transport cvasi-balistic între umpluturi”, în care căldura curge direct, fără împrăștiere suplimentară, ducând la o conductivitate termică sporită.
Controlul fluxului de căldură prin întindere
Echipa a demonstrat că, prin reglarea precisă a spațierii dintre particule și a proprietăților chimice ale cauciucului, materialul poate funcționa ca un „material de comutare termică” care controlează fluxul de căldură la întindere. Simulările computaționale au verificat mecanismul microscopic, arătând că lanțurile polimerice se aliniază în direcția tensiunii, permițând căldurii să călătorească mult mai eficient.
Cercetarea a fost publicată în revista Advanced Functional Materials.
