Инженеры создали сверхпрочный и уникальный теплоизолятор

Исследователи из Университета штата Северная Каролина совершили прорыв в области материаловедения, разработав тонкопленочный материал, который успешно сочетает крайне низкую теплопроводность с высокой жесткостью. Согласно данным иксбт.ком, эта новая разработка проводит тепло примерно в пять раз хуже, чем стандартный кремний, но при этом оказалась в тысячи раз прочнее его с механической точки зрения. Об этом Иксбт.ком сообщает.

Согласно традиционным законам физики, твердые материалы и металлы обычно хорошо проводят тепло, а эффективные теплоизоляторы обладают хрупкой или пористой структурой. Однако новый материал не является пористым и привлек внимание специалистов своими необычными физическими свойствами. При комнатной температуре его теплопроводность оценивается всего в 0,04 В/(м·К), тогда как у кремния этот показатель составляет около 0,2 В/(м·К).

Уникальная молекулярная структура обеспечила загадочные свойства

Специалисты достигли такого результата на основе двумерных гибридных органо-неорганических перовскитов. Структура таких материалов состоит из чередующихся органических и неорганических кристаллических слоев. Ученые полностью изменили молекулярную архитектуру материала, заменив традиционные углеродные цепи специально подобранными бензольными кольцами.

Проведенные химические изменения эффективно остановили распространение вибраций, переносящих тепловую энергию по материалу. При этом высокая жесткость кристаллической структуры была полностью сохранена. В результате тонкая пленка на основе азобензол-этиламмоний-свинец-йодидного соединения продемонстрировала уникальное сочетание механических и тепловых свойств.

Перспективы практического применения и планы на будущее

Еще одним важным преимуществом данной технологии является возможность ее масштабного применения. Исследователи отмечают, что новый материал можно наносить на большие поверхности в виде тонкого слоя или использовать в качестве надежного защитного покрытия для важных деталей. Ожидается, что в будущем такие покрытия пригодятся в микроэлектронике для эффективной изоляции отдельных компонентов от источников тепла.

Также разработчики предполагают, что эта технология будет полезна в аэрокосмической промышленности и других сложных системах, где одновременно требуются жесткость, теплоизоляция и малый вес. Однако для внедрения материала в реальное промышленное производство предстоит еще много работы.

Перед учеными стоит задача глубоко проверить долговечность изобретения, стабильность его свойств, стоимость производства, а также поведение в различных эксплуатационных условиях. Кроме того, отмечается, что наличие свинца в составе может ограничить использование такого материала в некоторых сферах в будущем.