麻省理工学院突破性聚合物有望通过防止过热提供更安全的手机和笔记本电脑
- 麻省理工学院的工程师开发了一种名为聚噻吩的聚合物，可以有效导热。
- 它灵活、轻便，导电率是传统聚合物的 10 倍。
- 它可以直接涂覆在硅片和各种电子仪器上。
您已经知道塑料是完美的绝缘体 - 它们可以有效地捕获热量。这种特性在许多东西中都非常有用，例如咖啡杯套，但当涉及电子设备时，例如手机和笔记本电脑的塑料外壳，它们会积聚热量并使设备变得更热。
现在，麻省理工学院的工程师们开发出了一种技术，可以将塑料绝缘体变成热导体，这意味着新材料不是隔热而是散热。新型聚合物柔韧、重量轻，导电率是传统聚合物的 10 倍。
这种新材料将使太阳能电池、可穿戴生物传感器和柔性显示器等电子设备的开发变得更加容易。与热绝缘和电绝缘的传统聚合物不同，它可以有效地导热和散热。
麻省理工学院的工程师相信，这种材料还可以用于复杂的热管理应用，包括有机电子、光电子和自冷却替代品。
它是如何制作的？
常规聚合物
聚合物是由几个重复的亚基（首尾相连的单体）组成的大分子。迄今为止，聚合物的开发受到强分子间相互作用（在聚合物链之间转移光子）或强分子内相互作用（沿聚合物链转移光子）的限制。
现在工程师们试图同时实现这两种交互。他们提出了一种允许热量在聚合物链之间以及沿着聚合物链传递的技术。他们开发了一种具有高导热性的共轭聚合物，称为聚噻吩或聚（3-己基噻吩）。
它是通过自下而上的氧化化学气相沉积法制备的，同时利用聚合物链之间强的p-p堆积非共价相互作用和沿着延伸链的强C=C共价键。
该反应形成了聚合物的刚性链，而不是传统聚合物中的扭曲链。他们制作了大型原型，每个尺寸为 2 平方厘米。
参考文献：《科学进展》| doi:10.1126/sciadv.aar3031 |麻省理工学院
测试和结果
图片来源：切尔西·特纳/麻省理工学院
为了测试原型的热导率，工程师使用了一种称为时域热反射率的技术。在这项技术中，材料暴露在激光束下以加热其表面。然后，当热量延伸到材料的其他部分时，他们通过测量材料的反射率来分析温降。
温降显示热量传播到其他部分的速度有多快，这进一步使工程师能够计算材料的导热率。
他们发现原型是均匀的，导热率为每米每开尔文 2 瓦，比传统聚合物高 10 倍。由于聚合物几乎各向同性，因此可以以相同的速率向各个方向传导热量，从而提高材料的散热能力。
氧化化学气相沉积工艺和材料的无损性质使得能够在众多基材上形成高质量的导热薄膜，显示出其多功能性和无数的适用性。
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该材料可直接涂覆在硅片和各种电子仪器上。工程师计划进一步研究该项目，使其与印刷电路板薄膜和电池外壳等其他产品兼容。
工业技术