Пленки из углеродных нанотрубок проводят тепло также хорошо, как и металлы
 Изображение различных видов пленок на основе одностенных углеродных нанотрубок, полученные при помощи сканирующего электронного микроскопа. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
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.
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.
Также по теме:
- Ученые создали гибкую матрицу для получения изображений на основе углеродных нанотрубок
- Сенсоры на основе нанотрубок помогают обнаруживать живые биомаркеры
- Сверхгладкие нанотрубки
- «Молекулу» Вигнера можно обнаружить в углеродных нанотрубках
- Транзисторы на основе нанотрубок позволяют создать отличные датчики глюкозы
Источники: