令人难以置信的是,这种材料既隔热又导热

时间:2020-01-23 17:54 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

令人难以置信的是,这种材料既隔热又导热

泡沫聚苯乙烯还是铜-就导热能力而言,这两种材料有非常不同的性能。位于美因茨的马克斯·普朗克聚合物研究所(MPI-P)和拜罗伊特大学的科学家们现在联合开发并表征了一种新型的、极薄且透明的材料,这种材料的导热性能取决于方向。虽然它在一个方向上可以很好地传热,但在另一个方向上却有很好的隔热性能。

隔热和导热在我们的日常生活中起着至关重要的作用从计算机处理器(尽可能快地散热很重要)到房屋(良好的隔热性能对能源成本至关重要)。通常聚苯乙烯等极轻多孔材料用于隔热,而金属等重材料用于散热。MPI-P的科学家们与拜罗伊特大学联合开发并表征了一种新开发的材料,现在可以将这两种特性结合起来。

这种材料由交替层的超薄玻璃板组成,其中插入了单个的聚合物链。“原则上,我们以这种方式生产的材料符合双层玻璃的原则,”拜罗伊特大学教授Markus Retsch说。“这只是表明,我们不仅有两层,而且有数百层。”

垂直于各层可观察到良好的隔热性能。在微观上,热是物质中单个分子向邻近分子转移的运动或振荡。通过将许多层叠加在一起,这种传热减少了:每一层新的边界层都阻挡了一部分传热。相反,一层内的热量可以很好地传导没有任何界面会阻止热流。总的来说,一层内的传热比垂直于它的传热高40倍。

沿层的热导率可与热糊的热导率相媲美,热糊除其他外,还用于将散热器应用于计算机处理器。对于基于聚合物/玻璃的电绝缘材料,这个值特别高它比市面上可买到的塑料高出六倍。

为了使材料有效地工作并且透明,层必须以非常高的精度生产任何不均匀都会干扰透明,就像在一块有机玻璃上划痕一样。每一层只有百万分之一毫米高即一纳米。为了研究层序的均匀性,该材料在拜罗伊特大学无机化学教授约瑟夫·布鲁的团队中进行了表征。

“我们用x光照射材料,”Breu说。“通过叠加这些光线,这些光线被单独的层反射,我们能够表明这些层可以非常精确地产生。”

hans - jgen butts系的成员Fytas教授回答了为什么这种层状结构沿着或垂直于单独的玻璃板有如此不同的特性。通过一种特殊的基于激光的测量,他的团队能够描述声波的传播,就像热量也与材料分子的运动有关。“这种结构清晰的透明材料对于理解声音在不同方向上的传播非常有用,”Fytas说。不同的声速可以直接得出与方向有关的力学性质的结论,这是任何其他方法都无法得到的。

在他们进一步的工作中,研究人员希望更好地理解声和热的传播是如何受到玻璃板结构和聚合物组成的影响的。研究人员看到了高性能发光二极管领域的可能应用,其中玻璃聚合物层一方面作为透明封装,另一方面可以横向散热。

科学家们现在已经在著名的《化学》杂志上发表了他们的研究结果国际版。

note:隔热的,隔热的note:隔热的,隔热的王祖元、康拉德·罗勒、特里萨·席林、帕特里克·赫梅尔、亚历山德拉·菲利普、伯恩·a·f·科佩拉、安娜·m·莱奇纳、马库斯·莱奇、约瑟夫·布鲁和乔治·Fytas: Tunable, 2019年11月12日。国际版。

DOI:,10.1002 / ange.201911546

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