VINACHEM

Do cấu trúc bên trong của hầu hết các chất dẻo đều giống như sợi mỳ ống nên chúng không chịu được tác động của nhiệt, nhưng hiện nay một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Tổng hợp Michigan (Anh) đã chế tạo thành công một chất dẻo hỗn hợp dẫn nhiệt tốt hơn gấp 10 lần so với các loại chất dẻo truyền thống.

Chất dẻo tổng hợp thường rẻ, nhẹ và dẻo, nhưng do khả năng dẫn nhiệt kém nên chúng ít dược sử dụng trong các thiết bị công nghệ như máy tính, điện thoại thông minh, ôtô hoặc máy bay – đây là những thiết bị rất cần vật liệu có khả năng tản nhiệt. Nghiên cứu mới của các nhà khoa học thuộc Đại học Tổng hợp Michigan có thể dẫn đến những vật liệu nhẹ và đa năng, thay thế kim loại để sản xuất các thiết bị điện tử mạnh hơn, hoặc các loại xe ô tô có hiệu suất caco hơn cũng như nhiều ứng dụng khác.

Trước đây, các nhà khoa học luôn cố gắng tìm cách làm tăng khả năng truyền nhiệt của vật liệu polyme bằng cách bổ sung kim loại, phụ gia gốm hoặc biến đổi các chuỗi phân tử thành những mạch thẳng. Nhưng những phương pháp như vậy khó mà thực hiện ở quy mô lớn, có thể làm tăng trọng lượng phân tử và chi phí sản xuất, ngoài ra cũng khiến cho vật liệu trở nên đục, ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện và phản chiếu ánh sáng. Vật liệu mới của nhóm nghiên cứu Michigan không có những hạn chế đó và dễ sản xuất bằng phương pháp truyền thống.

Từ trước đến nay, các nhà nghiên cứu rất quan tâm đến việc tổng hợp các polyme có khả năng dẫn điện tốt để sử dụng cho đèn LED hữu cơ và pin quang điện, nhưng việc thay đổi các tính chất nhiệt thông qua thiết kế phân tử đã không được chú ý đến, mặc dù các ứng dụng polyme hiện nay và trong tương lai rất cần đến khả năng dẫn nhiệt.

Năng lượng nhiệt đi qua vật chất như các dao động phần tử. Để nhiệt có thể di chuyển qua vật liệu, nó còn có đường chuyển động liên tục giữa các phân tử liên kết chặt chẽ với nhau. Néu không, nhiệt sẽ bị giữ lại và làm cho vật chất nóng lên.

Các mạch polyme trong hầu hết các vật liệu tổng hợp đều giống như sợi mì ống, chúng dài và không liên kết chặt chẽ với nhau. Khi đưa nhiệt vào một đầu của vật liệu, các phần tử tại đó sẽ dao động, nhưng những dao động mang nhiệt này không được truyền đi một cách có hiệu quả giữa các mạch polyme và các mạch này liên kết với nhau quá lỏng lẻo.

Nhóm nghiên cứu Michigan đã tìm ra một phương pháp để liên kết những mạch polyme dài của chất dẻo polyacrylic axit (Paa) với những mạch polyme ngắn của một chất dẻo khác là polyacryloyl piperidin (PaP). Hỗn hợp mới này được gắn kết nhờ các liên kết hydro mạnh gấp 10 lần 100 lần so với các lực liên kết các mạch dài trong đa số các chất dẻo khác.

Nhóm nghiên cứu đã cải thiện những liên kết giữa các mạch polyme sao cho nhiệt năng truyền vào có thể được truyền đi theo những đường liên tục trong vật liệu. Đây là một bước ngoặt quan trọng giúp họ hiểu cách biến đổ vật liệu tổng hợp theo phương pháp mới.

Khả năng dẫn nhiệt của chất dẻo hỗn hợp mới tốt hơn 10 lần so với các loại chất dẻo truyền thống, tuy nhiên nó vẫn thấp hơn nhiều so với kim loại, vì vậy nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tìm cách cải thiện vật liệu mới này.

Phạm Huệ, theo ScienceDaily, 11/2014