Ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας ανέπτυξε ένα νέο υλικό που συνδυάζει εξαιρετικά χαμηλή θερμική αγωγιμότητα με υψηλή ακαμψία. Η σχετική μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Science Advances», παρουσιάζει μια δομή που προσεγγίζει τα θεωρητικά όρια της θερμικής μόνωσης για πυκνά υλικά.
Θερμομονωτικό υλικό: Η πρόκληση της ακαμψίας
Στη φυσική των υλικών, τα άκαμπτα υλικά τείνουν να είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας, ενώ τα κακά αγώγιμα υλικά είναι συνήθως μαλακά. Η δημιουργία ενός συμπαγούς υλικού που διατηρεί την ακαμψία του ενώ παράλληλα εμποδίζει τη μεταφορά θερμότητας αποτελούσε μακροχρόνια πρόκληση.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια κατηγορία δισδιάστατων υβριδικών οργανικών-ανόργανων περοβσκιτών. Πρόκειται για ημιαγωγούς λεπτού υμενίου με εναλλασσόμενα στρώματα, στους οποίους αντικατέστησαν ορισμένες αλυσίδες άνθρακα με δακτυλίους βενζενίου, ελέγχοντας έτσι τις μηχανικές και θερμικές ιδιότητες.
Επιδόσεις και δυνατότητες παραγωγής
Το νέο υλικό παρουσίασε θερμική αγωγιμότητα περίπου 0,04 W m-1 K-1 σε θερμοκρασία δωματίου. Σε σύγκριση με τη σιλικόνη, το υλικό αυτό είναι πέντε φορές πιο αποτελεσματικό στη θερμομόνωση και έως 10.000 φορές πιο άκαμπτο.
Η μέθοδος παρασκευής επιτρέπει την παραγωγή του σε μεγάλη κλίμακα και την εφαρμογή του ως επίστρωση. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η μοριακή αυτή μηχανική ανοίγει νέους δρόμους για εφαρμογές στη διαστημική τεχνολογία, τα ηλεκτρονικά και τα σκεύη μαγειρικής.
