德科学家开发能同时隔热与导热的新材料

adminyb17 bob体育贴吧 2020-05-25 40 次浏览 没有评论

我们通常利用极轻多孔材料充当绝缘体、利用金属充当散热材料,但是否有材料可以兼具两种完全相悖的特性?德国科学家现在开发出一种新透明材料层,既能散热也能聚热,堪称一层多用。材料因化学组成、内部结构的不同而能发挥不同特性,日常生活中也处处可见隔热与散热应用,比如我们利用发泡聚苯乙烯(俗称保丽龙)当作防冻保温材料避免食物在室温下迅速腐坏,用金属铝当作散热材料迅速带走多余热量(如电脑CPU上的散热器)。现在,德国拜罗伊特大学与德国马克思普朗克聚合物研究所(MPI-P)科学家合作,共同开发出一种新颖透明材料,拜罗伊特大学教授MarkusRetsch表示,新材料原则上属于双层玻璃,但实际上是由数百层极薄玻璃板交叠而成,薄板之间又透过聚合物链相连,可以兼顾隔热与导热2种特性。

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从微观角度来看,材料中单个分子振荡产生热、然后传递给相邻分子,单一层内热量可以顺利传导,相反地,多层材料可以减少热量传递,总体来说,平面材料层的传热能力比垂直材料层高40倍。但要结合高效导热的平面层与高效隔热的垂直层、同时还要让材料维持透明,就是一大挑战了,研究团队首先以高精度技术生产平面玻璃板,每层仅1奈米高,只要稍有不均匀就会破坏透明程度,就像光滑镜面上出现一条不完美的划痕一样。

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接着研究团队再透过聚合物链连接每一层薄板,使新材料的隔热性能比目前商业化的泡沫塑料还要高6倍。简单说,这种新材料在某个方向可以达到隔热效果,然后在另一方向达到导热效果,在需要兼顾隔热与散热应用的高性能LED领域中或能发挥奇效。新论文发表在《应用化学》(AngewandteChemie-InternationalEdition)期刊。

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