Прорывной полимер MIT обещает более безопасные телефоны и ноутбуки за счет предотвращения перегрева

• Инженеры MIT разработали полимер под названием политиофен, который эффективно проводит тепло. 
• Он гибкий, легкий и в 10 раз более проводящий, чем обычные полимеры.
• Его можно наносить непосредственно на кремниевые пластины и различные электронные инструменты. 

Вы уже знаете, что пластмассы являются идеальными изоляторами — они могут эффективно удерживать тепло. Это свойство чрезвычайно полезно во многих вещах, таких как чехол для кофейной чашки, но когда дело доходит до электронных устройств, таких как пластиковые корпуса для телефонов и ноутбуков, они задерживают тепло и делают устройство еще более горячим.

Теперь инженеры Массачусетского технологического института разработали метод, который превращает пластиковый изолятор в проводник тепла. Это означает, что новый материал не изолирует тепло, а рассеивает его. Новый полимер гибкий, легкий и в 10 раз более проводящий, чем обычные полимеры.

Новый материал облегчит разработку электронных устройств, таких как солнечные элементы, носимые биосенсоры и гибкие дисплеи. В отличие от обычных полимеров, которые обладают тепло- и электроизоляцией, он теплопроводит и эффективно отводит тепло.

Инженеры MIT полагают, что этот материал также может быть использован в сложных приложениях по управлению температурным режимом, включая органическую электронику, оптоэлектронику и альтернативы самоохлаждения.

Как это сделано?

Обычный полимер

Полимер — это большая молекула, состоящая из нескольких повторяющихся субъединиц (мономеров, связанных концами). До сих пор разработка полимеров была ограничена либо сильным межмолекулярным взаимодействием (перенос фотона между полимерными цепями), либо сильным внутримолекулярным взаимодействием (перенос фотона по полимерным цепям).

Теперь инженеры попытались добиться обоих взаимодействий одновременно. Они придумали метод, который позволяет передавать тепло как между полимерными цепями, так и вдоль них. Они разработали сопряженный полимер, называемый политиофеном или поли(3-гексилтиофеном), обладающий высокой теплопроводностью.

Он изготавливается посредством окислительного химического осаждения из паровой фазы снизу вверх с использованием сильного нековалентного взаимодействия p-p между полимерными цепями и сильной ковалентной связи C=C вдоль удлиненной цепи.

В результате реакции образовались жесткие полимерные цепи вместо скрученных нитей традиционных полимеров. Они создали масштабные прототипы, каждый размером 2 см².

Ссылка:ScienceAdvances | doi:10.1126/sciadv.aar3031 | Массачусетский технологический институт

Тестирование и результаты

Фото:Челси Тернер / Массачусетский технологический институт

Чтобы проверить теплопроводность прототипов, инженеры использовали метод, известный как тепловое отражение во временной области. В этом методе материал подвергается воздействию лазерного луча для нагрева его поверхности. Затем они анализируют падение температуры, измеряя отражательную способность материала по мере распространения тепла к другим частям материала.

Падение температуры показывает, насколько быстро тепло распространяется на другие части, что в дальнейшем позволяет инженерам рассчитать теплопроводность материала.

Они обнаружили, что прототипы были однородными и проводили тепло со скоростью 2 Вт на метр на Кельвин, что в 10 раз выше, чем у традиционных полимеров. Поскольку полимер практически изотропен, он проводит тепло во всех направлениях с одинаковой скоростью, повышая теплорассеивающую способность материала.

 Процесс окислительного химического осаждения из паровой фазы и неразрушающий характер материала позволяют формировать высококачественные теплопроводящие тонкие пленки на многочисленных подложках, демонстрируя его универсальность и бесчисленные возможности применения.

Читайте:Прозрачные материалы могут поглощать свет | Необычный оптический эффект

Материал можно наносить непосредственно на кремниевые пластины и различные электронные инструменты. Инженеры планируют и дальше работать над этим проектом и сделать его совместимым с другими продуктами, такими как пленки для печатных плат и корпуса для аккумуляторов.