Полости с воздухом давно стали своего рода «чит-кодом» для сохранения прохлады. Заблокируй тепло воздушной прослойкой — и проблема решена.
Этот метод отлично работает для пенопласта. Но он совершенно непригоден для материалов, которые должны выдерживать механические нагрузки. Если добавить пузырьки воздуха в пластик, вы пожертвуете прочностью ради теплоизоляции. Материал становится хрупким и его сложнее производить.
Исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте решили отказаться от идеи использовать воздушные зазоры.
Они рассмотрели передачу тепла на атомном уровне. В твердом пластике тепло распространяется в виде колебаний, передающихся от атома к атому. Организованное движение означает быстрый перенос тепла. Неорганизованное движение означает… замедление процесса.
Яньфей Сюй, доцент инженерного факультета, намеревалась помешать этому процессу.
Аналогия с пожарными
Сюй сравнивает эффективную теплопередачу с пожарными, передающими ведра с водой. Выстроитесь ли вы в идеальную линию? Вода потечет. Тепло передастся.
Исследователи хотели получить вместо этого результат, похожий на действия малышей.
Беспорядочные. Двигающиеся в случайных направлениях. Переносящие не ведра, а спичечные коробки. Именно такое состояние стало новой целью для этого пластика.
«Медленный хаос»
Именно этот термин использует Сюй.
За счет инженерной доработки структуры полимера, а именно гибрида на основе полиуретана и тетрагидрогидоксибензоинтриазола.
Что произошло?
Теплопроводность снизилась на 17%. Это еще не революционное открытие, но результат многообещающий. Материал остался плотным. Он сохранил гибкость. И стал огнестойким.
Представьте скафандры. Корпуса космических аппаратов. Улучшенную изоляцию для зданий или электроники без потери прочности.
Цель заключается в создании легкого материала, который одновременно сопротивлялся бы передаче тепла и возгоранию.
Зачем добавлять пустоту, если можно просто «спутать» атомы?
Исследование, опубликованное в журнале Materials Horizons, описывает метод ограничения доступных колебательных мод. Работа поддержана Национальным научным фондом США и Управлением гражданской авиации (FAA).
Снижение теплопроводности на 17% — это доказательство концепции.
Работа еще не завершена.
Но путь вперед выглядит более понятным. Разрушить колебания. Сохранить прочность. Оставить воздух в прошлом.
