پلاستیکهای هادی حرارت جایگزینی برای فلزات
دانشمندان دانشگاه میشیگان آمریکا در آخرین تحقیقات خود توانستهاند با اصلاح ساختاری پلاستیکها خواص حرارتی آنها را بهبود بخشند.
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری «انرژی امروز» به نقل از ساینس دیلی، پلاستیکهای پیشرفته تنها به شرطی میتوانند پیشرو در تولید قطعات تولیدی سبکتر، ارزانتر و از نظر انرژی کارآمدتر برای استفاده در صنایع خودرو، LED ها و کامپیوترها باشند که انتقال حرارتی بالاتری داشته باشند.
روش جدیدی که بتواند ساختار مولکولی پلاستیکها را به گونهای تغییر دهد تا توان انتقال حرارت بیشتری را داشته باشند قدمی اساسی در دستیابی به این هدف خواهد بود. فرآیندی ارزان و قابل گسترش توسط پژوهشگران مهندسی مواد و مکانیک دانشگاه میشیگان توسعه یافته که در نشریه Science Advances منتشر شده است.
این روش را میتوان به محدوده وسیعی از سایر پلاستیکها نیز گسترش داد. در آزمایشهای مقدماتی این روش، پلیمرهایی با قابلیت انتقال حرارتی نزدیک به شیشهها به دست آمده که همچنان قابل مقایسه با سرامیکها و شیشهها نیست، اما با این وجود دارای خواصی شش برابر بهتر از پلیمرهای مشابه بدون اعمال عملیات بهبوددهندگی است.
پروفسور جیسانگ کیم، محقق مهندسی و علم مواد دانشگاه میشیگان، معتقد است که: «پلاستیکها در حال جایگزین شدن فلزات و سرامیکها در بسیاری از کاربردها هستند، اما قابلیت انتقال حرارت در آنها به قدری پایین است که هیچگاه برای کاربردهایی که نیازمند اتلاف و دفع کارآمد حرارت هستند؛ مدنظر قرار نمیگیرند».
او اعلام کرده که: «ما در حال تلاش برای تغییر این خواص از طریق مهندسی خواص حرارتی پلاستیکها هستیم که تا کنون به این شکل صورت نپذیرفته است».
این فرآیند متفاوت از روشهای پژوهشی پیشین است که بر پایه افزودن فیلترهای فلزی و یا سرامیکی به پلاستیکها استوار هستند. این پژوهشها تنها به موفقیتهای محدودی در زمینه بهبود خواص حرارتی دست یافتهاند. حجم بالای فیلترهای مورد استفاده، علاوه بر قیمت بسیار بالا، میتوانند موجب بروز تغییرات نامطلوب در خواص پلاستیکها شوند. در حالیکه در فرایند جدید پیشرو، از روشهایی استفاده میشود که ساختار خود ماده را تغییر میدهند.
پلاستیکها از مولکولهای دراز زنجیری تشکیل شدهاند که مانند یک بشقاب پر از اسپاگتی به شدت در هم تنیده و به یکدیگر گره خوردهاند. هنگامی که حرارت در یک ماده جریان مییابد باید در طول این زنجیرها و در میان آنها حرکت کند که یک سفر میدانی و دشوار است و پیشروی آن را دشوار میکند.
این تیم پژوهشی از فرآیندی شیمیایی برای گسستن و صاف نمودن این زنجیرهها استفاده کردهاند که موجب ایجاد مسیری سادهتر و مستقیمتر برای حرکت حرارت میشود.
زنجیرههای مولکولی گسستهشده در درون پلاستیک به انتقال بهتر حرارت در طول آن کمک میکند. این گروه از پژوهشگران همچنین دریافتند که این فرآیند دارای مزیتی ثانویه نیز هست که موجب مستحکمتر شدن زنجیرههای پلیمری شده و کمک میکند تا فشردگی زنجیرها به یکدیگر افزایش یابد و در نتیجه قابلیت انتقال حرارت آنها بیش از پیش افزایش مییابد.
پژوهشگران در حال کار بر روی تولید کامپوزیتهایی هستند که این روش جدید را با چندین استراتژی اتلاف حرارت دیگر ترکیب کرده و میزان انتقال حرارت را بیشتر افزایش دهند.
