به گزارش گروه ترجمه و تولید محتوی صنایع پلاستیک، از پلیمرها برای تولید مواد مختلف از جمله پلاستیک ، فیلم پلاستیک (نایلون) و لاستیک استفاده می شود. در ساده ترین حالت، پلیمرها متشکل از تعداد زیادی از مولکولهای یکسان هستند که مانند یک زنجیره به هم پیوسته اند. مهندسی این مولکول ها در نحوه ی اتصال آن ها به یکدیگر به روش های خاص، به محققان اجازه می دهد که خواص پلیمر حاصل را کنترل کنند. پلیمر های نوین که با افزایش گرما، خنک باقی می مانند
به این ترتیب، یک تیم بین المللی به سرپرستی شنگ شن (Sheng Shen)، استادیار مهندسی مکانیک در دانشگاه کارنگی ملون (Carnegie Mellon)، یک تنظیم کننده حرارتی پلیمری تولید کرده است که می تواند به سرعت از یک رسانا به یک عایق تبدیل شود و مجددا به حالت قبل برگردد.
هنگامی که پلیمر رسانا است، گرما به سرعت انتقال می یابد و زمانی که عایق است، انتقال حرارت بسیار کند انجام می شود. با تعویض بین دو حالت ، تنظیم کننده حرارتی می تواند دمای خود و همچنین دمای محیط اطرافش مانند یخچال یا کامپیوتر را کنترل کند.
به منظور انتقال بین هدایت حرارتی بالا و پایین، باید ساختار پلیمر تغییر کند. این تحول فقط با گرما فعال می شود. شن گفت: این پلیمر ابتدا ” ساختار بلوری بسیار منظم” دارد. “اما هنگامی که دمای بافت پلیمری به حدود ۳۴۰K افزایش یابد، ساختار مولکولی تغییر یافته و شش ضلعی می شود.” کار شن و تیمش در Advanced Science منتشر داده شده است.
این تحول به این دلیل رخ می دهد که حرارت پیوندهای مولکولی پلیمر را هدف قرار می دهد. شن توضیح داد: “پیوند مولکول ها بسیار ضعیف می شود.” بنابراین قطعات می توانند بچرخند.” و به محض چرخش قطعات، ساختار بی نظم شده و باعث کاهش قدرت هدایت حرارتی آن می شود. این نوع انتقال به عنوان یک انتقال جامد- جامد شناخته می شود: اگرچه پلیمر به نزدیک دمای نقطه ذوب خود می رسد، اما در طول فرآیند در حالت جامد باقی می ماند.
شن هنگام مطالعه تغییر حالات پلیمر، بر روی چگونگی تغییر هدایت آن متمرکز شد. او داده هایی را مربوط به انتقال فازهای دیگر جمع آوری کرد تا بتواند نسبت ها را با یکدیگر مقایسه کند. شن گفت: “با بررسی تمام مواد موجود در کره زمین، تغییر رسانایی حداکثر فاکتوری از چهار است.”
وی افزود: ” ، ما در اینجا ماده جدیدی را کشف کرده ایم که هدایت آن در حدود ۱۰ می تواند تغییر کند.”
علاوه بر این، در محدوده ۵K (کلوین) به سرعت می تواند تغییر ساختاری اتفاق بیفتد که قابل برگشت است و به آن اجازه می دهد مانند کلید روشن و خاموش شود.
این پلیمر می تواند درجه حرارت بسیار بالاتر از سایر تنظیم کننده های حرارتی را تحمل کند و تا ۵۶۰K پایدار باقی می ماند. به سختی شکسته می شود، بنابراین می تواند در بسیاری از تغییر حالت ها طی کند. و از آنجا که این ماده بر پایه گرما است، مانند سایر روش های خنک کننده رایج، به قطعات متحرک زیادی احتیاج ندارد که این امر آن را بسیار کارآمدتر می کند.
با وجود اینکه این تحقیق قبلا به صورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته است، اولین بار توسط شن و همکارانش به صورت تجربی ارائه داده شده است.
او معتقد است که این پلیمرها کاربردهای بسیاری در دنیای واقعی خواهد داشت و در این زمینه می گوید: “این کنترل جریان حرارتی در مقیاس نانو، امکان های جدیدی فراهم می کند. مانند توسعه دستگاه های حرارتی قابل تعویض، خنک کننده در حالت جامد، تخریب ضایعات حرارتی، مدارهای حرارتی و محاسبات.”
این کار بر اساس تحقیقات قبلی در آزمایشگاه شن انجام شده است. جای که تیم وی نانوالیاف پلیمری با استحکام بالا، سبک وزن، رسانا از نظر حرارتی، عایق الکتریکی و زیست سازگار- همه در کمتر از عرض ۱۰۰nm تولید کردند.
منبع : Materials Today
