پلیمر هایی رسانا تر از فلزات

به گزارش مجله مستانه، به طور کلی پلیمرها به عنوان عایق کار می شوند ، اما تیمی از محققان در MIT ابداع نموده اند که پلی اتیلن - که بیشتر از همه استفاده می گردد - به یک رسانا تبدیل می گردد که گرما را بهتر از بسیاری از فلزات خالص منتقل می نماید. اما تبدیل عایق به هادی تنها نیمی از موفقیت است. با انعطاف پذیری دقیق تمام مولکول های پلیمر ، محققان پلی اتیلنی ایجاد نموده اند که گرما را فقط در یک جهت راهنمایی می نماید.

پلیمر هایی رسانا تر از فلزات

به گزارش خبرنگاران ، مواد پلاستیکی به عنوان یک عایق الکتریکی باقی مانده است.

قرار دریافت یک سری مولکول های پلیمری در خط کار ساده ای نیست - اگر به عهده خود آنها باشد ، این مولکول ها در یک آرایش آشفته قرار می گیرند که در برابر انتقال گرما مقاوم است. اما تیم MIT دریافت که با کشیدن آهسته الیاف پلی اتیلن از محلول ، می توانند مولکول ها را به همان ترتیب به صف بکشند و ماده ای ایجاد نمایند که باعث می گردد گرما از یک جهت عبور کند اما از جهت دیگر.

این نوع رسانای یک طرفه برای کاربردهای بی شماری در دستگاههایی که گرما باید از یک مکان خاص خارج گردد ، مانند مبدلهای حرارتی ، پردازنده های رایانه ای و یا وسایل الکترونیکی قابل حمل ، رسیده است. با رسانایی گرمایی 300 برابر بیشتر از پلی اتیلن معمولی ، این پلیمر در واقع رساناتر از نیمی از فلزات خالص است ، به این معنی که می تواند به طور بالقوه جایگزین هادی های فلزی در چندین دستگاه متداول گردد.

البته ، همه اینها به مقیاس گذاری فرآیند ایجاد پلی اتیلن رسانا با قیمت و مقادیر قابل قبول در بازار بستگی دارد ، کاری که تیم هنوز انجام نداده است. اما اگر آنها راهی برای فراوری عمده مواد پیدا نمایند ، می تواند به سرعت از نیمکت آزمایشگاه به برنامه های تجاری برسد ، و یک گزینه ارزان قیمت برای فلزات خاصی که در تبادل گرما استفاده می شوند ، فلزاتی که هزینه و گاهی هزینه های زیست محیطی برای دستگاه های معمول دارند ، فراهم می نماید.

گانگ چن ، استاد مهندسی نیرو در MIT از کارل ریچارد سودربرگ ، و یکی از نویسندگان ارشد مقاله ، می گوید: ما فکر می کنیم این نتیجه گامی برای تحریک این رشته است. چشم انداز بزرگتر ما این است که این خواص پلیمرها می توانند برنامه های جدید و شاید صنایع جدید ایجاد نمایند و ممکن است جایگزین فلزات به عنوان مبدل های حرارتی شوند.

در سال 2010 ، این تیم موفقیت در ساخت الیاف نازک از پلی اتیلن را که 300 برابر رسانای حرارتی از پلی اتیلن نرمال بوده و تقریباً مانند بیشتر فلزات رسانا هستند ، گزارش کردند.

چن می گوید: در آن موقع گفتیم ، به جای یک الیاف ، می توانیم یک ورق درست کنیم. معلوم شد که این یک فرایند بسیار سخت بود.

محققان نه تنها مجبور شدند راهی برای ساختن ورق های پلیمری رسانای حرارت تهیه نمایند ، بلکه آنها مجبور شدند دستگاهی را برای آزمایش رسانایی گرمای مواد و همچنین تهیه کدهای رایانه ای برای تجزیه و تحلیل تصاویر میکروسکوپی این ماده ، تهیه نمایند.

در سرانجام ، تیم قادر به ساخت فیلم های نازک از پلیمر رسانا بود که از پودر پلی اتیلن تجاری آغاز می گردد. به طور معمول ، ساختار میکروسکوپی پلی اتیلن و بیشتر پلیمرها شبیه پیچ و خم های ماکارونی مانند زنجیره های مولکولی است. گرما زمان سختی را در جریان این آشفتگی آشفته عبور می دهد ، که خصوصیات عایق ذاتی یک پلیمر را شرح می دهد.

آنها به دنبال راه هایی برای گره گشایی از گره های مولکولی پلی اتیلن ، تشکیل زنجیره های موازی بودند که در طول آن گرما می تواند راهنمایی بهتری داشته باشد. برای این کار ، آنها پودر پلی اتیلن را در محلولی حل کردند که باعث انبساط و گره زنجیرهای پیچ خورده می گردد. یک سیستم جریان سفارشی بیشتر زنجیره های مولکولی را گره زد و محلول را روی صفحه خنک نماینده مایع با نیتروژن پاشید تا یک فیلم ضخیم ایجاد کند ، سپس بر روی دستگاه طراحی رول به رول نهاده شد که فیلم را گرم و کشش داد تا اینکه نازک تر از بسته بندی پلاستیکی بود.

منبع: جام جم آنلاین
انتشار: 29 دی 1399 بروزرسانی: 29 دی 1399 گردآورنده: mastanehtoline.ir شناسه مطلب: 1254

به "پلیمر هایی رسانا تر از فلزات" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "پلیمر هایی رسانا تر از فلزات"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید