虽然聚合物通常会捕获热量，但麻省理工学院的研究人员已经找到了一种方法来改变其结构，从而制造出比许多金属砂陶瓷更好的导热性的聚合物薄膜聚合物材料通常是天然绝缘体，这使得它们非常适合需要在其内部捕获热量的应用，例如咖啡杯或烤箱手套的套管。然而，聚合物也用于电子设备中，如果热量不以某种方式消散，则可能导致过热和可能的设备故障。加拿大设计与制造部门专注于对您而言至关重要的最新软件和产品。深入探索生成设计，电子元件，3D打印，快速原型设计和机器学习等令人兴奋的创新。
麻省理工学院的研究人员现在已经通过改变聚合物的自然反应和产生导热而不是捕获热量的聚合物薄膜来解决这个问题，这种能力通常与金属有关。
一组工程研究人员建立在先前的工作基础上，通过解开材料中通常混乱的分子聚合物链来制造导电聚合物薄膜，这通常使热量难以流过。
“普通聚乙烯具有随机盘绕和缠结的链条，”该项目研究人员之一，马萨诸塞州阿默斯特大学助理教授Yanfei Xu告诉“设计新闻”。“这些链看起来像面条缠在盘子上。这些缠结和空隙等充当散射热载体的缺陷，并导致聚乙烯作为热绝缘体。
他们说，在实验中，研究人员发现，他们制造的薄膜比塑料薄膜更薄，导热性能优于陶瓷和许多金属，包括钢。
Xu和她的同事们在2010年的前期工作基础上取得了这些成果，他们制造的聚乙烯薄纤维比普通聚乙烯的导热性高300倍，并且与大多数金属一样具有导电性。
导热薄膜
然而，光纤本身不适用于电子和计算机核心处理器等应用，其制造商对此目的的工作产生了兴趣。研究人员知道，如果该技术适用，他们将不得不制造纤维的聚合物薄膜，他们说。
为了制造导电聚合物薄膜，研究人员开始使用商业聚乙烯粉末，然后开始解开分子链。为此，他们将聚乙烯粉末溶解在溶液中，促使卷材链膨胀并解开。
然后研究人员建立了一个定制流动系统，以进一步展开分子链，然后将溶液洒到液氮冷却板上形成厚膜。在最后一步中，研究人员使用卷对卷拉伸机对薄膜进行加热和拉伸，直至薄膜比塑料包装更薄。
Xu告诉我们，结果是一种令人印象深刻的导热薄膜材料。
“我们的工程聚乙烯薄膜[传导热量]约为每米开尔文62瓦特，比大多数聚合物导热性高两个数量级，并且比钢和陶瓷更具导电性。”她说。“陶瓷尺寸约为每米开尔文30瓦，钢铁约15瓦。
与[这些]传统导热体相比，我们的聚合物薄膜重量轻，耐腐蚀，易于加工。“
这些薄膜的应用范围包括笔记本电脑和移动设备中的散热材料，以及汽车和冰箱中的冷却元件，Xu补充说。该团队在Nature Communications杂志上发表了一篇关于其工作的论文。
研究人员的目标是继续他们的工作，以更有效地向任何方向散热，因为目前，聚乙烯薄膜仅沿构成薄膜的纤维长度传导热量，Xu告诉我们。“因此，我们正在研究所有三个方面的更好的热传导，”她说。