En la búsqueda de diseñar la próxima generación de contenido de material de equipos modernos, que es liviano, flexible y mejor para eliminar el calor, un equipo de investigadores encabezados por el emímano de la Universidad de Massachusetts descubrió un descubrimiento: incompletar sus formas.
Esta investigación apareció en Desarrollo científicoLos polímeros (comúnmente conocidos como plástico) se encuentran, contenidos experimental y teóricamente, que contienen defectos con rellenos de conductores térmicos. Esta búsqueda contradictoria se ve desafiada por supuestos a largo plazo que comprometen el rendimiento del material. En cambio, apunta a una nueva estrategia para el compuesto de polímeros de ingeniería con conductividad térmica extrema.
El estudio fue dirigido por el Instituto de Tecnología de Massachusetts, Universidad Estatal de Carolina del Norte, Universidad de Stanford, Oak Ridge National Laboratory, Argon National Laboratory y el Instituto de Tecnología de Massachusetts de la Universidad de Rice.
Polymer ha revolucionado el equipo moderno con su liviano sin precedentes, aislamiento eléctrico, flexibilidad y procesamiento fácilmente: los metales y la cerámica de las características no pueden hacer frente. El polímero se incrusta en cada rincón de nuestro panorama tecnológico, desde microchips y LED de alta velocidad hasta teléfonos inteligentes y robótica suave. Sin embargo, los polímeros ordinarios son los aisladores térmicos con baja conductividad térmica, lo que puede causar altos problemas de calor. Sus propiedades de aislamiento hereditario atrapan el calor y extienden los peligrosos puntos calientes que intensifican el rendimiento y aceleran la ropa, lo que aumenta el riesgo de fallas destructivas e incluso el fuego.
Durante años, los científicos han tratado de mejorar la conductividad térmica del polímero agregando rellenos conductores altamente térmicos, como metales, cerámicas o materiales basados en carbono. La lógica es sencilla: combinar rellenos conductores térmicos debería mejorar el rendimiento general.
Sin embargo, en la práctica, esto no es tan fácil. Considere el polímero mezclado con diamantes.
El diamante inusual terrorismo térmico a aproximadamente 2,000 2,000 vatios por metro (WM)-1 k-1), Un polímero que consta de 40 % de relleno de diamante puede obtener teóricamente la conductividad de 800 W M-1 k-1. Sin embargo, los desafíos como la sujeción de relleno, los defectos, los polímeros y los rellenos, y la baja conductividad térmica de la matriz de polímeros, han reducido los resultados prácticos, lo que dañó la transferencia de calor.
“Comprender los mecanismos de transporte térmico en el contenido polimérico ha sido un desafío de larga data, que son estructuras de polímeros parcialmente complicadas, debido a defectos y trastornos, según el profesor asistente del artista de ingeniería mecánica e industrial y autor, según el artículo”.
Para su estudio, cuyo objetivo es sentar las bases para comprender el transporte térmico en materiales poliméricos y controlar la transferencia de calor en la interfaz divina, el equipo ha creado dos polímeros de alcohol polinial (PVA), agregando un relleno de grafito perfecto y utilizando el 5 % de los hijitas.
Como se esperaba, el relleno perfecto por su cuenta era cada vez más bolos térmico que las personas incompletas.
“Hemos medido los rellenos perfectos (grafito) por nuestra cuenta.-1 k-1 Solo comparado con 66.29 w.mm-1 k-1 El autor central de UMass Amherst y estudiante graduado de ingeniería mecánica Yi Chow dice para las personas pobres (óxido de grafito).
Sin embargo, sorprendentemente, cuando estos rellenos se agregan al polímero, el polímero con rellenos de óxido de grafito contiene defectos.
El equipo utilizó una combinación de experimentos y modelos: mediciones de transporte térmico, dispersión de neutrones, modelado mecánico cuántico y dinámica molecular, cómo estudiar cómo el transporte térmico en el compuesto de polímero afecta los defectos.
Descubrió que el llenado defectuoso facilita una transferencia de calor más efectiva porque sus niveles desiguales no permiten que las cadenas de polímeros empacen tanto como los rellenos suaves. Este efecto inesperado, conocido como una pareja de vibraciones en crecimiento entre la interfaz de polímero/relleno, se conoce como una pareja de vibraciones creciente entre el polímero y los rellenos defectuosos, promueve la conductividad térmica y reduce la resistencia, lo que hace que el material sea más eficiente en la transferencia de calor.
“Los defectos absolutos, a veces funcionan como puentes, que aumentan a la pareja en la interfaz y permiten un mejor flujo de calor”, dice Jon Liu, profesor asociado en el campo de la ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. “Realmente, incompleto a veces puede conducir a mejores resultados”.
Por lo tanto, se cree que estos resultados, tanto experimentales como teóricos, con conductividad térmica ultra alta, son la base del nuevo contenido de polímeros. Desde microchips de alto rendimiento hasta robótica blanda de próxima generación, mejorando el consumo de calor, desde este microchups de alto rendimiento hasta la robótica suave de la próxima generación, estas son las últimas oportunidades nuevas.
