Säädettävää ja äänennopeaa lämmönjohdetta20.03.2019
Polymeerejä käytetään yleensä lämpöeristeinä ja joissakin tapauksissa jopa lämpöjohteina. Illinoisin Urbana-Champaignin yliopiston tutkijat ovat nyt saaneet aikaan uudenlaista polymeeriä, joka osoittaa muuttuvaa lämmönjohtavuutta valon ohjaamana. "Polymeerejä käytetään laajalti teknisissä järjestelmissä, mutta näitä materiaaleja on lähes aina pidetty lämmön suhteen staattisina. Polymeerit jotka voidaan optisesti virittää vaihtamaan nopeasti lämpöä johtavan ja eristävän tilan välillä, avaavat täysin uusia mahdollisuuksia lämmönhallinnalle", selvittää professori Paul Braun. Tutkijoiden mukaan kyseessä on ensimmäinen havainto valon laukaisevasta edestakaisesta kide/neste faasimuutoksesta polymeerimateriaalilla. Siirtymä voi tapahtua kumpaankin suuntaan kymmenissä sekunneissa huonelämpötilassa. Terminen johtavuus on parhaimmillaan 0,35 W/mK ja heikoimmillaan 0,10 W W/mK. Illinoisin tutkimusryhmän kehittämä terminen muunnos on peräisin fotoherkästä molekyylistä, atsobentseenistä, jota voidaan optisesti virittää ultravioletilla ja näkyvällä valolla. ”Kyky muuttaa nopeasti polymeerin lämpöominaisuudet valolle altistamalla avaa jännittäviä uusia reittejä lämmönsiirron ja energian muuntamisen hallitsemiseksi molekyylitasolla”, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.
120 kelvinin tai -153 Celsius-asteen lämpötiloissa tutkijat näkivät selkeät merkit siitä, että lämpö voi kulkea grafiitin läpi aaltomaisella liikkeellä. Pisteet, jotka olivat alun perin lämpimiä, jäävät heti kylmiksi, kun lämpö liikkuu materiaalin läpi lähes äänen nopeudella. Käyttäytyminen muistuttaa aaltoilevaa tapaa, jolla ääni kulkee ilman läpi, joten tutkijat ovat kopioineet tämän eksoottisen lämmönsiirtotavan "toiseksi ääneksi". Tutkijoiden ennusteiden mukaan myös grafeeni voi osoittaa toisen äänen ominaisuuksia jopa korkeammissa lämpötiloissa, jotka lähestyvät tai ylittävät huoneen lämpötilan. Jos näin on grafeeni voi olla käytännöllinen vaihtoehto yhä tiheämpien mikroelektroniikkalaitteiden jäähdyttämiseksi. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Ympäristöolosuhteissa tai näkyvässä valossa (vasen puoli) polymeeri on kiteinen ja sillä on suuri lämmönjohtavuus. Ultraviolettivalolle (UV) altistuessa se muuttuu heikosti lämpöä johtavaksi nesteeksi. Pikkukuvat näyttävät kaavamaisesti kiteisen ja nestemäisen polymeerin kussakin tilassa.
MIT:n tutkijat ovat puolestaan havainneet grafiitissa epätodennäköisen lämmönsiirtotavan. He löysivät todisteita siitä, että lämpö liikkuu grafiitin läpi samalla tavalla kuin ääni liikkuu ilmassa.