p Pela primeira vez, O Prof. Dr. Markus Retsch e seu grupo de pesquisa na Universidade de Bayreuth conseguiram controlar com precisão a condutividade térmica dependente da temperatura com a ajuda de materiais poliméricos. Esses materiais funcionais avançados - inicialmente produzidos para experimentos de laboratório - agora foram apresentados na revista Avanços da Ciência . Os resultados são de grande relevância para o desenvolvimento de novos conceitos de isolamento térmico. p De asas de borboleta a novos materiais funcionais

p Os materiais poliméricos que permitem o controle da condutividade térmica são os cristais fotônicos. Eles costumam dar borboletas, besouros, e outros insetos de cores deslumbrantes e têm sido investigados principalmente devido aos seus efeitos ópticos. Prof. Dr. Markus Retsch, Lichtenberg Professor Júnior de Sistemas de Polímeros, e seu aluno de doutorado Fabian Nutz (M.Sc.) desenvolveram quatro métodos diferentes para controlar a transferência de calor dependente da temperatura em tais cristais fotônicos.

p Esses métodos exploram o fato de que os nanomateriais poliméricos se tornam mais permeáveis ​​ao calor, uma vez que perdem sua nanoestrutura ao cruzar um determinado limite de temperatura. É quando a condutividade térmica dos cristais fotônicos dispara a um nível duas ou três vezes maior do que antes. Nesta base, efeitos claramente definidos na transferência térmica podem ser alcançados por meio de mudanças na nanoestrutura dos cristais.

p A formação do filme aumenta a condutividade térmica

p A pesquisa dos cientistas em Bayreuth mostrou que a temperatura na qual a condutividade térmica salta para um nível mais alto depende crucialmente da composição das nanopartículas que constituem os cristais fotônicos. Esta temperatura pode ser ajustada com precisão incorporando um plastificante na estrutura do polímero. Se a condutividade térmica muda dentro de uma ampla ou estreita faixa de temperatura quando a temperatura aumenta, também pode ser controlada com precisão:para fazer isso, apenas nanopartículas de tamanho semelhante, mas que diferem em relação ao conteúdo de plastificante, devem ser igualmente misturadas. Isso leva a uma perda gradual da nanoestrutura em uma ampla faixa de temperatura. Consequentemente, o aumento na condutividade térmica também abrange uma faixa de temperatura maior.

p Além disso, usando uma estrutura em camadas, os pesquisadores também conseguiram transformar o aumento contínuo em um aumento de condutividade de vários níveis. Ao ajustar a espessura das camadas de cristal individuais, pode-se também influenciar precisamente o nível de condutividade que é alcançado no respectivo nível.

p Potencial para tecnologia de energia e gerenciamento térmico

p "Esses resultados de pesquisa demonstram que é possível, em princípio, regular a condutividade térmica em materiais nanoestruturados com um alto grau de precisão. No entanto, desenvolver materiais que permitem que a transferência térmica seja controlada com precisão é apenas o começo. Nossas descobertas até o momento são muito encorajadoras e revelaram conceitos interessantes para a construção de materiais de isolamento com maior eficiência energética. A longo prazo, esses conceitos podem ser valiosos para o desenvolvimento de transistores ou diodos térmicos, "O Prof. Retsch explicou.

p Ele fez, Contudo, apontam para um obstáculo que ainda deve ser superado:o aumento da condutividade térmica - regulado nos quatro métodos desenvolvidos pela equipe - é irreversível. Isso significa que a condutividade permanece no nível que é alcançado, mesmo quando a temperatura baixa novamente. "Construir nanossistemas que permitem que a transferência térmica seja controlada de forma reversível é uma tarefa difícil, mas emocionante e central para pesquisas futuras neste campo, "disse o Prof. Retsch.