Pustki powietrzne od dawna stały się swego rodzaju „oszukańczym kodem” pozwalającym zachować chłód. Zablokuj ciepło warstwą powietrza – i problem zostanie rozwiązany.
Ta metoda świetnie sprawdza się w przypadku pianki. Ale jest całkowicie nieodpowiedni dla materiałów, które muszą wytrzymywać obciążenia mechaniczne. Jeśli dodasz pęcherzyki powietrza do plastiku, poświęcisz wytrzymałość na rzecz izolacji. Materiał staje się kruchy i trudniejszy w produkcji.
Naukowcy z University of Massachusetts Amherst postanowili porzucić pomysł wykorzystania szczelin powietrznych.
Przyjrzeli się wymianie ciepła na poziomie atomowym. W stałym plastiku ciepło przemieszcza się w postaci wibracji, które są przenoszone z atomu na atom. Zorganizowany ruch oznacza szybki transfer ciepła. Zdezorganizowany ruch oznacza… spowolnienie procesu.
Yanfei Xu, adiunkt na Wydziale Inżynierii, zamierzał udaremnić ten proces.
Analogia do strażaka
Xu porównuje efektywne przekazywanie ciepła do strażaków przekazujących wiadra z wodą. Czy będziesz idealnie ustawiony? Woda będzie płynąć. Ciepło zostanie przekazane.
Zamiast tego badacze chcieli uzyskać wyniki podobne do tych, jakie osiągały małe dzieci.
Nieporządny. Poruszanie się w przypadkowych kierunkach. Niosąc nie wiadra, ale pudełka zapałek. To właśnie ten stan stał się nowym celem dla tego tworzywa sztucznego.
„Powolny chaos”
To jest termin, którego używa Xu.
Dzięki inżynieryjnemu udoskonaleniu struktury polimeru, a mianowicie hybrydy na bazie poliuretanu i tetrahydrohidoksybenzointriazolu.
Co się stało?
Przewodność cieplna spadła o 17%. Nie jest to jeszcze rewolucyjne odkrycie, ale wynik jest obiecujący. Materiał pozostał gęsty. Pozostał elastyczny. I stał się ognioodporny.
Wyobraź sobie skafandry kosmiczne. Korpusy statków kosmicznych. Ulepszona izolacja budynków lub elektroniki bez utraty wytrzymałości.
Celem jest stworzenie lekkiego materiału, który jest jednocześnie odporny na przenikanie ciepła i ogień.
Po co dodawać pustkę, skoro można po prostu „pomieszać” atomy?
Badanie opublikowane w czasopiśmie Materials Horizons opisuje metodę ograniczania dostępnych modów wibracyjnych. Prace były wspierane przez amerykańską National Science Foundation i FAA.
Zmniejszenie przewodności cieplnej o 17% jest dowodem słuszności koncepcji.
Prace nie są jeszcze ukończone.
Ale droga naprzód wydaje się jaśniejsza. Zniszcz wahanie. Utrzymaj siłę. Zostaw powietrze.
