Подавляющее большинство полимеров - отличные изоляторы, не проводящие
ни электрический ток, ни тепловую энергию. Вот почему крайне
удивительным оказалось сообщение сотрудников Массачусетского
Технологического Университета (MIT), которые заявили о возможности
использования полимеров в качестве эффективного теплопроводящего
материала. Как мы знаем, отличные проводники тепла являются и отличными
проводниками электрического тока (например, такими свойствами обладают
все металлы), но другое дело - полимеры. Согласно сообщению ученых,
будучи отличными проводниками тепла полимерные материалы являются при
этом отличным электрическим изолятором. Еще одним многообещающим свойством полимеров является их
анизотропия - они отлично передают тепло только в одном направлении. Это
означает, что можно добиться направленной передачи тепла от нагретого
объекта к "холодильнику" - идеальный подход для организации нового
поколения систем охлаждения для интегральных микросхем, в том числе и
центрального процессора.
Впрочем, для того, чтобы полимерные материалы "научились" эффективно
проводить тепло, необходимо провести определенную процедуру обработки.
Если обычно полимерные материалы представляют собой хаотичную структуру
из длинных молекул, то в случае теплопроводящего полимера молекулы
должны быть ориентированы в едином направлении. Добиваются этого
медленным "вытягиванием" полимерного волокна из раствора. До сих пор
исследователи пытались увеличить теплопроводность полимеров путем
добавления к ним иных материалов, например, углеродных нанотрубок. Но
такое направление разработок приводило только к незначительному росту
теплопроводности, по той причине, что соединение двух материалов обычно
приводит к росту термосопротивления конечного "гибрида".
В результате полимерные волокна проводят тепло в триста раз
лучше, нежели обычные полимерные материалы - полимеры лучше проводят
тепло, нежели некоторые чистые металлы, например, железо и платина.
Этого вполне достаточно, для замены металлических материалов,
используемых сегодня в системах передачи/отвода тепла самых различных
типов: систем охлаждения для электронных устройств, солнечных систем
горячего водоснабжения, теплообменниках и пр.
Как всегда, перед исследователями еще остался целый ряд вопросов,
на которые только предстоит дать ответы. Возможно ли наладить
изготовление теплопроводящих полимерных волокон в промышленных масштабах
и по невысокой стоимости? Каким образом применить полимерные волокна в
реальных приложениях?
|