德国科学家开发出可兼顾导热与隔热特性的新型材料
在熱量的抗旨方面,不同類型的材料可以發(fā)揮不同的作用。如果我們想要保持深冬時節(jié)的室內溫暖,就可以借助外墻上的絕緣保溫材料,以減少熱量的流失。反之,若要保持室內的涼爽,就必須使用導熱性能更加優(yōu)異的材料。那么在實驗室中,是否可以發(fā)明出一種兼顧兩種特性的新材料呢?
(來自:University of Bayreuth,viaNew Atlas)
好消息是,在拜羅伊特大學和馬克斯·普朗克聚合物研究所的科學家們的通力合作下,他們成功地將聚苯乙烯等材料的絕熱性能、與常用于散熱的重金屬的導熱性能結合了起來。
技術上的突破,歸功于一種控制熱量傳播的方法,即通過單個分子的振蕩來傳遞熱量。
這些分子繼續(xù)向相鄰分子移動,而研究團隊通過創(chuàng)建一種由納米厚度的玻璃板制成的材料,來解決這一問題。
玻璃板上散布著聚合物鏈,構成了一塊薄如晶圓的堆疊,而堆疊本身恰好也是透明的。材料中多層的工作方式,有些類似于雙層玻璃窗,但仍需被賦予真正獨特的屬性。
拜羅伊特大學教授Markus Retsch表示:以這種方式生產的材料,與雙層玻璃的原理是相通的。只是新材料不止兩層,而是有數(shù)百層。
基于此,新材料能夠極大地減少沿垂直方向的熱量傳遞。同時每一層中都沒有阻擋熱量的界面,因而能夠有效地沿著平行方向的各層去傳導。
(研究配圖 - 1:超各向異性與高度受限的Hec / PVP Bragg堆棧)
在對材料進行測試后,科學家報告稱:沿著每一層的導熱率,與用于計算機芯片的導熱硅脂性能相當。但在垂直方向上,導熱性能就只有1 / 40了。
同時,研究發(fā)現(xiàn)新材料的隔熱性能相當優(yōu)異,約為當前商用塑料制品的六倍。
更妙的是,這種獨特的材料,在聲音傳播方面也有獨特的屬性。畢竟當聲音在材料中傳播時,其行為與熱量的傳導也是類似的。
研究合著者、Georg Fytas教授表示:“這種結構化但透明的材料,非常適合用于理解聲音在不同方向上的傳播方式”。
總結
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