Muovi ja virukset lämmönjohteiksi

Muovit ovat eristeitä paitsi sähkölle mutta myös lämmölle.

MIT:ssa toiminut insinööriryhmä on nyt kuitenkin kehittänyt polymeerisen lämpöjohteen eli muovimateriaalin, jolla on kymmenen kertaa tehokkaampi lämmönsiirtokyky kuin useimmilla kaupallisesti käytettävillä polymeereillä.

Polymeerit ovat yleensä spagettimaisia syheröitä, jotka estävät tehokkaasti lämmönkulkua. Nyt tutkimustyö muokkasi samanaikaisesti pitkittäis- ja keskinäismolekulaarisen välisiä voimia tavalla, joka mahdollisti tehokkaan lämmönkulun polymeeriketjuja pitkin ja niiden välillä.

Tutkijatiimi tuottama lämpöä johtava polymeeri tunnetaan polytiofeenina. Se on konjugoitua polymeerityyppiä, jota käytetään monissa elektroniikkalaitteissa.

Tutkijat kehittivät uuden tavan muokata polymeerijohdetta käyttämällä oksidatiivista kemiallista höyrykerrostumaa (oCVD), jolloin kaksi höyryä ohjataan kammioon ja substraattiin, jossa ne vuorovaikuttavat ja muodostavat kalvon. "Reaktiomme pystyi luomaan jäykkiä polymeeriketjuja, eivätkä kiertyneitä, spagettimaisia säikeitä kuten normaaleissa polymeereissä", toteavat tutkijat MIT:n tiedotteessa.

Keskimäärin polymeerinäytteet pystyivät johtamaan lämpöä noin 2 wattia metriä ja kelviniä kohden - noin 10 kertaa paremmin kuin perinteiset polymeerit.

TokyoTechin tutkijaryhmä puolestaan huomasi, että myrkyttömistä rihmamaisista viruksista valmistettu kalvo toimii lämpöä johtavana materiaalina.

Kalvo voidaan valmistaa yksinkertaisesti kuivaamalla viruksien vesiliuos huoneenlämpötilassa. Kalvon lämpöhajautus ylti vertailukelpoiseksi epäorgaanisen lasin kanssa.

Tuloksemme avaavat houkuttelevia mahdollisuuksia biomolekyylipohjaisille lämpöä johtaville pehmeille materiaaleille, vaikka koostumukset perustuvat ei-kovalenttisiin sidoksiin.

Tämä auttaa tulevaisuudessa kehittämään sähköisiä ja elektronisia laitteita, jotka koostuvat paitsi viruksista, myös erilaisista luonnosta peräisin olevista molekyyleistä.

Aiheesta aiemmin:

Lämpöä johtavaa muovia