El polvo es extremadamente adecuado para el aislamiento térmico cuando hay una mezcla de nanopartículas de diferentes tamaños. Esto fue descubierto por un grupo de investigación en la Universidad de Bayreuth dirigido por el Prof. Dr. Markus Retsch. Los científicos pudieron determinarcómo la conductividad térmica del polvo está influenciada por el orden y el caos en sus partes constituyentes. Han publicado sus hallazgos en la revista Materiales avanzados
El punto de partida de la investigación fueron los cristales fototónicos que se producen naturalmente en varias especies de insectos. Por ejemplo, son responsables de la apariencia colorida y brillante de las alas de las mariposas. Tales cristales son fáciles de replicar en el laboratorio usando nanopartículas de polímero.Poseen una estructura fina, regular y estable. El efecto de esta estructura bien ordenada es que se hace difícil que el calor fluya a través de los cristales. La conductividad térmica es baja.
Los investigadores en Bayreuth ahora han descubierto que se pueden producir materiales a partir de nanopartículas que exhiben una conductividad térmica aún más baja. Estos materiales son mezclas en forma de polvo: el orden cristalino se reemplaza por el caos y la interacción agradable delos colores también cesan. Mientras que cada partícula en el interior de los cristales fotónicos está rodeada exactamente por doce partículas en la vecindad directa, el número de partículas directamente vecinas en la mezcla es inconsistente en todo momento.difícil de penetrar en la mezcla. Fluir del lado cálido al lado frío en una estructura caótica no es tan fácil para el calor como lo es en cristales bien ordenados.
Para aclarar completamente estas relaciones, el Prof. Dr. Markus Retsch y su equipo utilizaron una combinación de experimentos de laboratorio y simulaciones por computadora. Esto les permitió examinar en detalle cómo la composición de la mezcla de partículas afecta el flujo de calor. El aislamiento más altoEl efecto se alcanza al mezclar una gran cantidad de partículas pequeñas con menos partículas grandes. Además de la relación de mezcla, la diferencia de tamaño entre los dos tipos de partículas también juega un papel crucial.
"Hacer el caos reproducible y describirlo a través de simulaciones no es tan fácil como parece", explicó el profesor Retsch sobre los desafíos de este estudio. "Solo fue posible comparar nuestros resultados experimentales con simulaciones por computadora porque mezclamos nanopartículas cuyo comportamientopodemos controlar muy bien ", dijo. De esta manera, los investigadores de la Universidad de Bayreuth pudieron obtener información detallada sobre la distribución de calor en materiales desordenados. Estos hallazgos son muy relevantes para muchas aplicaciones, especialmente en el campo del aislamiento térmicoPor ejemplo, pueden ayudar a mejorar el rendimiento del aislamiento térmico de los polvos a granel. Sin embargo, también proporcionan pistas valiosas para aplicaciones técnicas que, por el contrario, se basan en una disipación de calor rápida y altamente controlable. Este es el caso, por ejemplo, enOptimización de los procesos de sinterización industrial en los que se funden pequeñas partículas de polvo. La clave es regular con precisión la temperatura en el punto de fusión.ts, que es posible gracias a una mejor disipación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bayreuth . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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