Подавляющее большинство полимеров - отличные изоляторы, не проводящие ни электрический ток, ни тепловую энергию. Вот почему крайне удивительным оказалось сообщение сотрудников Массачусетского Технологического Университета (MIT), которые заявили о возможности использования полимеров в качестве эффективного теплопроводящего материала. Как мы знаем, отличные проводники тепла являются и отличными проводниками электрического тока (например, такими свойствами обладают все металлы), но другое дело - полимеры. Согласно сообщению ученых, будучи отличными проводниками тепла полимерные материалы являются при этом отличным электрическим изолятором.
Еще одним многообещающим свойством полимеров является их анизотропия - они отлично передают тепло только в одном направлении. Это означает, что можно добиться направленной передачи тепла от нагретого объекта к "холодильнику" - идеальный подход для организации нового поколения систем охлаждения для интегральных микросхем, в том числе и центрального процессора.
Впрочем, для того, чтобы полимерные материалы "научились" эффективно проводить тепло, необходимо провести определенную процедуру обработки. Если обычно полимерные материалы представляют собой хаотичную структуру из длинных молекул, то в случае теплопроводящего полимера молекулы должны быть ориентированы в едином направлении. Добиваются этого медленным "вытягиванием" полимерного волокна из раствора. До сих пор исследователи пытались увеличить теплопроводность полимеров путем добавления к ним иных материалов, например, углеродных нанотрубок. Но такое направление разработок приводило только к незначительному росту теплопроводности, по той причине, что соединение двух материалов обычно приводит к росту термосопротивления конечного "гибрида".
В результате полимерные волокна проводят тепло в триста раз лучше, нежели обычные полимерные материалы - полимеры лучше проводят тепло, нежели некоторые чистые металлы, например, железо и платина. Этого вполне достаточно, для замены металлических материалов, используемых сегодня в системах передачи/отвода тепла самых различных типов: систем охлаждения для электронных устройств, солнечных систем горячего водоснабжения, теплообменниках и пр.
Как всегда, перед исследователями еще остался целый ряд вопросов, на которые только предстоит дать ответы. Возможно ли наладить изготовление теплопроводящих полимерных волокон в промышленных масштабах и по невысокой стоимости? Каким образом применить полимерные волокна в реальных приложениях?
|
