ساخت الیافی که رسانای الکتریکی بوده در حالی که گرما را به خوبی عبور نمی‌دهد

خبرگزاری برنا؛ به طور معمول، هدایت الکتریکی بالا با هدایت حرارتی بالا همراه است و هدایت حرارتی کم با هدایت الکتریکی کم در مواد وجود دارد. با این حال، در بسیاری از صنایع پیشرفته، علاقه زیادی به مواد چند منظوره وجود دارد که بتواند الکتریسیته را به خوبی هدایت کند اما انتقال حرارت به کندی صورت گیرد.

اگرچه چندین راهبرد برای رسیدن به این هدف ارائه شده است، مانند مواد معدنی متراکم، پلیمرهای کونژوگه و آلیاژها، اما دستیابی به هدایت حرارتی بسیار کم در ترکیب با هدایت الکتریکی بالا هنوز یک چالش اساسی برای مواد انعطاف‌پذیر است.

تیم تحقیقاتی در دانشگاه بیروث در آلمان، یک مفهوم نوآورانه را برای رفع این چالش ارائه کرده است: منسوجات بی‌بافت به دست آمده از روش الکتروریسندگی که از جنس سرامیک مبتنی بر کربن و سیلیکون بوده و الیافی تشکیل داده است که ساختاری از نوع جزیره‌ای با قطر بین ۵۰۰ تا ۶۰۰ نانومتر دارد.

هر فیبر حاوی ماتریس کربن است که در آن فازهای سرامیکی به اندازه نانومتری به طور همگن توزیع می‌شوند. این ذرات جزایر ریز در دریا ماتریس کربنی را تشکیل می‌دهند. این ماتریس کربنی حمل و نقل الکترون را در الیاف امکان‌پذیر می‌کند و در نتیجه هدایت الکتریکی بالا به وجود می‌آید. در عین حال سرامیک مبتنی بر سیلیکون به اندازه نانو، از انتقال راحت و سریع انرژی حرارتی جلوگیری می‌کند.

این امر به این دلیل است که سطح تماس بین سرامیک به اندازه نانو و ماتریس کربن بسیار زیاد است، در حالی که منافذ غیر بافته بسیار اندک است. در نتیجه، پراکندگی قوی از فونون وجود دارد، که کوچکترین واحدهای فیزیکی ارتعاشات ناشی از انرژی حرارتی است.

ژیائوجینگ لیو از محققان این پروژه می‌گوید: «الیاف بدون بافت ما از خواص چند منظوره بسیار جذاب برخوردار است. این الیاف از هدایت الکتریکی بالا، عایق حرارتی مشابه فوم های پلیمری و ویژگی‌های غیر قابل اشتعال بودن و مقاومت در برابر گرما مشابه سرامیک‌ها را یکجا دارد.»

وی می‌افزاید: «ما متقاعد شدیم که این الیاف جدید ما برای چند زمینه کاربردی  مختلف مناسب است، به‌عنوان مثال، در مدیریت انرژی، باتری، منسوجات هوشمند یا هوافضا می‌توان از آن استفاده کرد.»

انتهای پیام/