Cientistas criaram material com as propriedades de um interruptor térmico

Uma equipe de cientistas da Universidade Carnegie Mellon (Universidade Carnegie Mellon) do Departamento de Engenharia Mecânica desenvolveu um polímero com as propriedades de um interruptor térmico. O material proposto é capaz de mudar seu próprio estado (estrutura) de condutor de calor para o estado de isolamento térmico. O que é importante, o processo de alternar de um estado para outro é completamente reversível e é controlado apenas pela alteração da temperatura do material e do ambiente.

A invenção, de acordo com o líder da equipe de pesquisa, professor Shen Chen, pode levar ao surgimento de novas unidades de refrigeração em estado sólido, sistemas de remoção de calor e novos métodos de refrigeração eletrônica. Os dados do trabalho foram publicados na revista Science Advances no artigo “Regulador térmico de polímero reversível e de alto contraste por transição de fase estrutural”.

No decorrer da pesquisa, um polímero foi obtido com uma estrutura cristalina inicialmente altamente ordenada, que, como é conhecido, promove transferência de calor eficiente. Quando o material é aquecido a 340 K (66,85 ° C), a estrutura do material muda para hexagonal (hexagonal). Essa estrutura já evita a condutividade térmica, e o material se torna um isolador de calor. Isto é devido ao enfraquecimento das ligações entre as moléculas de polímero, o que altera a estrutura do material. Mas essa condição é reversível. Após o resfriamento a uma determinada temperatura, a estrutura do material novamente se torna cristalina e adquire as propriedades de condutividade térmica.

Na natureza, existem materiais que, quando aquecidos, podem alterar a condutividade térmica em 4 vezes. O polímero proposto é capaz de aumentar e diminuir sua condutividade térmica em um fator de 10, o que o torna potencialmente adequado para a criação de um novo tipo de instalação de refrigeração.

A mudança nas duas direções ocorre rapidamente em uma faixa de temperatura curta na faixa de 5 K. O material permanece estável (não derrete) até 560 K ou, no idioma que a maioria das pessoas entende, até 286,85 ° C. Nenhum dos interruptores térmicos existentes com base nos materiais atuais pode suportar tais temperaturas.

Fonte: Avalanche notícias