Luchtzakken zijn lange tijd de cheatcode geweest om dingen koel te houden. Lucht vasthouden, warmte blokkeren, probleem opgelost.
Voor schuim werkt het prima. Het valt uiteen voor alles dat daadwerkelijk stand moet houden onder stress. Voeg luchtbellen toe aan plastic en je ruilt isolatie in voor zwakte. Je krijgt kwetsbaar materiaal. Moeilijker te maken ook.
Onderzoekers van UMass Amherst besloten het idee van de luchtspleet te schrappen.
Ze keken naar warmte op atomair niveau. In vast plastic verplaatst warmte zich als trillingen van atoom naar atoom. Georganiseerde beweging staat gelijk aan snelle warmteoverdracht. Ongeorganiseerde beweging staat gelijk aan… slow motion.
Yanfei Xu, een assistent-professor in de techniek, wilde de partij ontwrichten.
De analogie van de Bucket Brigade
Xu vergelijkt efficiënte warmteoverdracht met brandweerlieden die emmers water doorgeven. Lijn ze perfect uit? Het water stroomt. Warmte beweegt.
De onderzoekers wilden in plaats daarvan de peuters.
Ongeorganiseerd. Bewegen in willekeurige richtingen. Vingerhoedjes dragen in plaats van emmers. Dat is de nieuwe streeftoestand voor dit plastic.
“Langzame chaos”
Dat is de uitdrukking die Xu gebruikt.
Door de polymeerstructuur te engineeren, met name een hybride van polyurethaan en tetrahydrogy-deoxybenzoïnetriazool.
Wat is er gebeurd?
De thermische geleidbaarheid daalde met 17%. Nog niet wereldschokkend, maar wel veelbelovend. Het materiaal bleef compact. Het bleef flexibel. En het werd vlamvertragend.
Denk aan ruimtepakken. Rompen van ruimtevaartuigen. Betere isolatie voor gebouwen of elektronica zonder de kwetsbaarheid.
Het doel is lichtgewicht materiaal dat tegelijkertijd bestand is tegen zowel warmteoverdracht als vuur.
Waarom lege ruimte toevoegen als je de atomen gewoon kunt verwarren?
De studie, gepubliceerd in Materials Horizons, schetst de methode voor het beperken van toegankelijke trillingsmodi. Ondersteund door de National Science Foundation en de FAA.
Een reductie van 17 procent is het proof of concept.
Er is meer werk te doen.
De weg vooruit lijkt duidelijker. Verbreek de trilling. Houd de kracht. Laat de lucht achter.
