Nhựa mới dẫn nhiệt tốt hơn 10 lần nhựa bình thường

Cấu trúc bên trong của hầu hết mọi loại nhựa đều giống sợi mì ống khiến chúng không chịu được nhiệt, nhưng nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Michigan, Hoa Kỳ đã tạo ra hỗn hợp nhựa có thể dẫn nhiệt tốt gấp 10 lần các loại nhựa truyền thống.

Nhựa thường có giá thành rẻ, nhẹ và dẻo, nhưng do khả năng dẫn nhiệt kém, nên chúng chỉ được sử dụng trong các công nghệ như máy tính, điện thoại thông minh, ô tô hoặc  máy bay. Các thiết bị này có thể được hưởng lợi từ thuộc tính của nhựa, nhưng rất cần khả năng tản nhiệt. Công trình nghiên cứu mới có thể cho ra đời các vật liệu nhẹ, linh hoạt, thay thế kim loại, giúp tăng độ bền cho các thiết bị điện tử hoặc xe cộ tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn.

Hỗn hợp vật liệu mới là kết quả của những nỗ lực ban đầu để tạo ra luồng nhiệt trong một polime vô định hình. Polime là một phân tử lớn được hình thành từ các phân tử nhỏ hơn. Nhựa là polime tổng hợp phổ biến.

Những nỗ lực trước đây để tăng khả năng truyền nhiệt của polime, phụ thuộc vào vật liệu phụ gia kim loại hoặc gốm hay kéo dãn các chuỗi phân tử thành những hàng thẳng. Các phương pháp đó khó thực hiện trên quy mô lớn và có thể làm tăng trọng lượng và chi phí của vật liệu, làm cho nó không trong suốt và ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện và phản xạ ánh sáng. Vật liệu mới không gặp trở ngại này và dễ sản xuất bằng những phương pháp truyền thống.

Phó giáo sư Kevin Pipe, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: Nhóm nghiên cứu đã chú trọng đến chế tạo polime dẫn điện tốt cho đèn LED hữu cơ và pin mặt trời, nhưng việc tạo ra các thuộc tính nhiệt bằng thiết kế phân tử không được chú ý lắm, dù nhiều ứng dụng polime hiện tại và trong tương lai cần đến khả năng dẫn nhiệt.

Nhiệt năng xuyên qua vật chất nhờ các rung động phân tử. Để nhiệt di chuyển hiệu quả qua vật liệu, cần có những con đường liên tục gồm các nguyên tử và phân tử liên kết chặt chẽ. Nếu không, nó bị ngăn lại, nghĩa là vật liệu vẫn nóng.

PGS. Pipe cho rằng các chuỗi polime ở hầu hết mọi loại nhựa đều giống sợi mỳ ống. Chúng dài và không liên kết với nhau. Khi truyền nhiệt vào một đầu vật liệu, các phân tử ở đó rung lên, nhưng các rung động này chứa nhiệt, không thể di chuyển giữa các chuỗi polime vì các chuỗi này liên kết với nhau quá lỏng lẻo.

Nhóm nghiên cứu này đã tìm ra cách tạo liên kết chặt chẽ giữa các chuỗi polime dài của nhựa  axit polyacrylic (PAA) với những chuỗi polime ngắn của một loại nhựa khác gọi là polyacryloyl piperidine (PAP). Hỗn hợp mới dựa vào liên kết hydro mạnh gấp 10-100 lần so với lực liên kết các chuỗi polime dài với nhau một cách lỏng lẻo ở hầu hết mọi loại nhựa khác.

Các nhà nghiên cứu đã cải thiện được liên kết giữa các chuỗi polime, vì thế, nhiệt năng có thể được truyền liên tục qua vật liệu. Vẫn còn 1 chặng đường dài phía trước, nhưng đây là bước tiến rất quan trọng để các nhà khoa học hiểu cách chế tạo nhựa theo cách này. Khả năng dẫn nhiệt của nhựa mới tốt hơn 10 lần, dù vẫn thấp hơn nhiều so với kim loại, nhưng nhóm nghiên cứu hy vọng đã mở đường cho việc tiếp tục cải thiện khả năng này.

Theo Vista.gov.vn