Por primera vez, el Prof. Dr. Markus Retsch y su grupo de investigación en la Universidad de Bayreuth han logrado controlar con precisión la conductividad térmica dependiente de la temperatura con la ayuda de materiales poliméricos. Estos materiales funcionales avanzados, inicialmente producidos para experimentos de laboratorio- ahora se han presentado en la revista Science Advances. Los resultados son de gran relevancia para el desarrollo de nuevos conceptos de aislamiento térmico.
desde alas de mariposa hasta nuevos materiales funcionales
Los materiales poliméricos que permiten controlar la conductividad térmica son los cristales fotónicos. A menudo dan a las mariposas, escarabajos y otros insectos colores deslumbrantes y se han investigado principalmente debido a sus efectos ópticos. Prof. Dr. Markus Retsch, Profesor Junior de LichtenbergPolymer Systems y su estudiante de doctorado Fabian Nutz M.Sc. han desarrollado cuatro métodos diferentes para controlar la transferencia de calor dependiente de la temperatura en tales cristales fotónicos.
Estos métodos explotan el hecho de que los nanomateriales poliméricos se vuelven más permeables al calor una vez que pierden su nanoestructura al cruzar un cierto umbral de temperatura. Es entonces cuando la conductividad térmica de los cristales fotónicos se dispara a un nivel que es dos o tres veces más altoera antes. Sobre esta base, se pueden lograr efectos claramente definidos sobre la transferencia térmica a través de cambios en la nanoestructura de los cristales.
La formación de película aumenta la conductividad térmica
La investigación de los científicos en Bayreuth ha demostrado que la temperatura a la cual la conductividad térmica salta a un nivel más alto depende crucialmente de la composición de las nanopartículas que componen los cristales fotónicos. Esta temperatura puede ajustarse con precisión incorporando un plastificante en elestructura polimérica: si la conductividad térmica cambia dentro de un rango de temperatura amplio o estrecho cuando la temperatura aumenta también se puede controlar con precisión: para hacerlo solo se necesitan nanopartículas de tamaño similar pero que difieran con respecto al contenido de plastificante para que se mezclen por igual.una pérdida gradual de la nanoestructura en un amplio rango de temperatura. En consecuencia, el aumento de la conductividad térmica también abarca un rango de temperatura más amplio.
Además, mediante el uso de una estructura en capas, los investigadores también lograron transformar el aumento continuo en un aumento de conductividad de varios niveles. Al ajustar el grosor de las capas de cristal individuales, también se puede influir con precisión en el nivel de conductividad que se alcanza enel nivel respectivo
Potencial de tecnología energética y gestión térmica
"Estos hallazgos de la investigación demuestran que, en principio, es posible regular la conductividad térmica en materiales nanoestructurados con un alto grado de precisión. Sin embargo, el desarrollo de materiales que permitan controlar con precisión la transferencia térmica es solo el comienzo. Nuestros hallazgos hasta la fecha son muyalentadores y han revelado conceptos interesantes para construir materiales de aislamiento más eficientes energéticamente. A largo plazo, estos conceptos podrían ser valiosos para el desarrollo de transistores térmicos o diodos ", explicó el profesor Retsch.
Sin embargo, señaló un obstáculo que aún debe superarse: el aumento de la conductividad térmica, según lo regulado en los cuatro métodos desarrollados por el equipo, es irreversible. Esto significa que la conductividad permanece en el nivel que esalcanzado incluso cuando la temperatura vuelve a bajar ". La construcción de nanosistemas que permitan controlar la transferencia térmica de forma reversible es una tarea difícil pero emocionante y central para futuras investigaciones en este campo", dijo el profesor Retsch.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bayreuth . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :