Порожнини з повітрям давно стали своєрідним «чит-кодом» для збереження прохолоди. Заблокуй тепло повітряним прошарком і проблема вирішена.
Цей спосіб добре працює для пінопласту. Але він непридатний для матеріалів, які повинні витримувати механічні навантаження. Якщо додати бульбашки повітря в пластик, ви пожертвуєте міцністю для теплоізоляції. Матеріал стає крихким та його складніше виробляти.
Дослідники з Університету Массачусетса в Амхерсті вирішили відмовитись від ідеї використовувати повітряні зазори.
Вони розглянули передачу тепла атомному рівні. У твердому пластику тепло поширюється як коливань, що передаються від атома до атома. Організований рух означає швидке перенесення тепла. Неорганізований рух означає… уповільнення процесу.
Яньфей Сюй, доцент інженерного факультету, мала намір завадити цьому процесу.
Аналогія з пожежниками
Сюй порівнює ефективну теплопередачу з пожежниками, які передають цебра з водою. Чи ви шикуєтеся в ідеальну лінію? Вода потече. Тепло передасться.
Дослідники хотіли отримати натомість результат, схожий на дії малюків.
Безладні. Ті, що рухаються у випадкових напрямках. Переносять не відра, а сірникові коробки. Саме такий стан став новою метою цього пластику.
«Повільний хаос»
Саме цей термін використовує Сюй.
За рахунок інженерного доопрацювання структури полімеру, а саме гібриду на основі поліуретану та тетрагідрогідоксибензоінтріазолу.
Що сталося?
Теплопровідність знизилася на 17%. Це ще не революційне відкриття, але результат багатообіцяючий. Матеріал залишився щільним. Він зберіг гнучкість. І став вогнестійким.
Уявіть скафандри. Корпуси космічних апаратів Поліпшена ізоляція для будівель або електроніки без втрати міцності.
Мета полягає у створенні легкого матеріалу, який одночасно чинив опір передачі тепла і займанню.
Навіщо додавати порожнечу, якщо можна просто «плутати» атоми?
Дослідження, опубліковане в журналі “Materials Horizons”, описує метод обмеження доступних коливальних мод. Робота підтримана Національним науковим фондом США та Управлінням цивільної авіації (FAA).
Зниження теплопровідності на 17% – це доказ концепції.
Роботу ще не завершено.
Але шлях уперед виглядає зрозумілішим. Зруйнувати коливання. Зберегти міцність. Залишити повітря у минулому.
