Először készítettek műanyagból hővezetőt

Először sikerült egy hőszigetelőként ismert műanyagból hővezetőt készíteni. A kutatók a műanyag szerkezetének átalakításával állítottak elő olyan szálakat, amelyek a vasnál is jobban vezetik a hőt. Az eredményeket a Nature Nanotechnology című folyóiratban tették közzé március 7-én.

Az azonos molekulákból láncszerűen felépülő polimerek közismerten jó szigetelőanyagok, legyen szó akár elektromosságról vagy hőről (lásd például a házak szigetelésénél alkalmazott expandált polisztirolt, közismertebb nevén hungarocellt). Az amerikai MIT (Massachusetts Institute of Technology) kutatóinak azonban most először sikerült hővezetővé tenni az egyik polimert, a sok összekapcsolódó etilénből álló polietilént, amely a leggyakrabban használt műanyag (többek között a bevásárlószatyrok is ebből készülnek).

A szigetelő műanyagokban a felépítő molekulák összekuszált hálózatot alkotnak, ám a vezetésre alkalmas szálakban ezek rendezett vonalakban, egymás mellett helyezkednek el. A kutatóknak ezt úgy sikerült elérni, hogy lassan kihúztak egy szálat egy polietilén-tartalmú oldatból egy olyan eszköz segítségével, amelyet egyébként a nanométeres felbontóképességű atomerő mikroszkópoknál használnak a polimer szálak vizsgálatára. (Az atomerő mikroszkóp egy tartón függeszkedő tű segítségével méri a vizsgált felület atomjai között fellépő erőt.)

A műanyag szál jelentősége, hogy a fémekkel ellentétben képes csak egy irányba vezetni a hőt, amely minden eddiginél alkalmasabbá teszi olyan eszközök használatánál, ahonnan fontos a meleg elvezetése. Gang Chen, a kísérlet vezetője elmondta, hogy az általuk készített szálak háromszázszor jobban vezették a hőt a sima polietilénhez képest. Ezek a nagy vezetőképességű műanyagok sok helyen felválthatnák a jelenleg használt fémeket, például a napenergiával működő vízgyűjtőknél, hőcserélőknél, elektronikai eszközöknél.

A bal oldali képen a szigetelő polimer bonyolult hálózata látható, a jobb oldalin pedig a most előállított hővezető szál rendezett struktúrája

A szálak előállítása két lépésben történik. Először felmelegítik és kihúzzák a polimer szálat, majd további melegítés mellett kinyújtják, ugyanis ha egyszer megszilárdult, akkor utána már nem lehet többet alakítani. Korábban más alkotók, például szén nanocsövek hozzáadásával próbálták növelni a műanyagok vezetőképességét, de ezekkel csak kismértékű növekedést tudtak elérni. A most elkészített szálak hővezetése azonban sok fémnél, például a vasnál és a platinánál is jobb.

Az eredmények fontosságát fokozza, hogy korábban még sosem sikerült ilyen jó hővezető polimert előállítani. Jelenleg még csak laboratóriumi körülmények között tudták ezeket a szálakat elkészíteni, ám a kutatók remélik, hogy hamarosan már nagyobb méretben is kipróbálhatják azok hővezető képességeit. A módszer tökéletesítésével a jövőben lehetővé válhat az is, hogy a jelenleg használt fémeket lecseréljék a jóval olcsóbb műanyag vezetőkre, főleg ott, ahol különösen lényeges, hogy csak egy irányba történjen a vezetés, vagy ahol fontos, hogy minél könnyebb legyen a használt anyag.

* * *

Rovatunk mostantól a Facebookon és a Twitteren keresztül is elérhető, ahol extra tartalmakat is kínálunk.