Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО
Вы здесь: Главная // Аналитика

Пленки из углеродных нанотрубок проводят тепло также хорошо, как и металлы

Добавлено: 2013-12-27, просмотров: 694



Пленки из одностенных углеродных нанотрубок не только отличаются высокой механической гибкостью, но и хорошо проводят тепло. Этот вывод сделали в своей последней работе ученые из США. Их открытие в будущем обещает применимость подобных пленок для создания различных инновационных поверхностей, к примеру, поверхностей солнечных батарей или системы рекуперации тепла в автомобилях. Потенциально разработка может использоваться и в мобильной электронике (в смартфонах, планшетах).

Высокая теплопроводность и механическая гибкость – два взаимоисключающих свойства. В природе материалов, обладающих обоими характеристиками одновременно, не существует. Однако это необычное сочетание свойств может иметь решающее значение при создании устройств, которые способны передавать тепло между различными поверхностями (по аналогии с металлическими теплоотводами).

Предыдущие попытки сделать подобные структуры заканчивались созданием систем, которые разлагались или ломались со временем, поскольку соприкасающиеся поверхности различных материалов покрывались трещинами и расслаивались в результате циклического воздействия температуры.

Группа ученых из Stanford University (США), похоже, решила эту проблему, предложив в качестве такого удивительного материала пленки из одностенных углеродных нанотрубок, которые, как оказалось, проводят тепло не хуже, чем многие металлы.

b_1940_1.jpg Рис. 1. Изображение различных видов пленок на основе одностенных углеродных нанотрубок, полученные при помощи сканирующего электронного микроскопа.

В рамках своей работы, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences,

ученые не только оценили теплопроводность, но и выявили точные физические механизмы, ответственные за механическую прочность пленок одностенных углеродных нанотрубок, в частности, силы Ван-дер-Ваальса и взаимодействие отдельных нанотрубок (сжатие, растяжение и спутывание). На основе метода, изложенного в ранней работе, ученые измерили модуль упругости пленки из нанотрубок.

Также команда изучила пленки из одностенных углеродных нанотрубок при помощи сканирующей электронной микроскопии, чтобы понять взаимосвязь между значением модуля упругости и тем, как углеродные нанотрубки были объединены для формирования пленки.

Для предварительного определения относительного вклада способа «упаковки» (регулируемой силами Ван-дер-Ваальса, степенью изгиба нанотрубок, а также их спутанности) использовались специально разработанные компьютерные модели.

По мнению исследователей, представленные ими расчеты и эксперименты помогут инженерам в разработке разнообразных наноструктурированных материалов, построенных на основе выровненных волокон или листов, которые не только хорошо проводят тепло, но также имеют удивительные механические свойства. Такие материалы могут найти применение в целом ряде инструментов для преобразования энергии или управления теплом, к примеру, создаваемых для решения задачи охлаждения портативных устройств.

В настоящий момент научная группа занята расширением своих исследований на пленки из металлической нанопроволоки, а также на пористую металлическую пену.

Оба материала, по их словам, устойчивы к высоким температурам, а значит, могут быть применимы там, где с охлаждением поверхности не справятся углеродные нанотрубки.


Источники:

1. nanotechweb.org

2. sci-lib.com