Новый теплотехнический процесс может в конечном итоге сделать возможным использование некоторых важных компонентов из пластмасс в таких продуктах, как транспортные средства, светодиоды и компьютеры. До сих пор материал не рассматривали для такого применения из-за его ограничений в рассеивании тепла, но ученые из Мичиганского университета нашли способ изменить молекулярную структуру пластика, сделав его теплопроводным как стекло. Этот необычный пластик может сделать современную продукцию более легкой, дешёвой и энергоэффективной, что особенно востребовано в производстве электромобилей, поскольку вес имеет прямое отношение к их пробегу.
Предыдущие попытки улучшить электропроводность пластика с помощью металлических или керамических наполнителей по большей части не увенчивались успехом, не говоря уже о больших затратах. В новом подходе используется химический процесс, который расширяет и выпрямляет сильно скрученные молекулярные цепи пластика, что обеспечивает тепловой энергии прямой проход через материал. Пластиковый полимер растворяют в воде, затем добавляют электролит для повышения его рН. Отдельные звенья в полимерной цепи получают отрицательный заряд, что заставляет их отталкиваться друг от друга, расширяясь и разматываясь при этом. Затем раствор превращают в твердую пластиковую пленку, используя промышленный процесс, называемый центробежным литьём.
«Исследователи уже давно изучали способы модификации молекулярной структуры полимеров для придания им нужных механических, оптических или электронных свойств, но лишь в немногих исследованиях были рассмотрены подходы молекулярного проектирования для задания теплопроводных свойств, — сказал доцент кафедры машиностроения Кевин Труб. — Хотя передача тепла в материалах часто является сложным процессом, даже небольшие улучшения в теплопроводности полимеров могут иметь большое влияние на развитие технологий».
В киевском институте технической теплофизики НАНУ проблему повышения теплопроводности пластмасс решили еще при «совке». Просто пластмасса застывала в сильном электрическом поле. Молекулы выстраивались в определенной ориентации и в таком виде как бы замерзали. Полученная теплопроводность вдоль поля увеличивалась в десятки и даже сотни раз. Есть правда некоторая негативная сторона — сильная анизотропия тепловых свойств такой поляризованной пластмасы и часто мешающий в работе сильный электретный эффект.