Репортаж от Wedoany，Исследователи Массачусетского университета в Амхерсте (University of Massachusetts Amherst), возможно, нашли новый способ улучшить теплоизоляционные свойства пластика, не делая его более слабым, тяжелым или сложным в производстве. Команда достигла этого, изменяя способ прохождения тепла через материал на атомном уровне.
В настоящее время большинство теплоизоляционных материалов полагаются на удержание воздуха (trapped air) для блокировки теплопередачи, поскольку воздух является плохим проводником тепла. Эта стратегия эффективна в пенопластовых изоляционных материалах, но введение воздушных полостей в пластик часто приводит к снижению прочности и долговечности, а также к увеличению сложности производства. Вместо увеличения пустот команда сосредоточилась на нарушении микроскопических колебаний, переносящих тепло через твердые материалы.
Эта работа может способствовать разработке новых типов пластика, которые будут легкими, гибкими, огнестойкими и с ограниченной теплопередачей. Потенциальные области применения включают скафандры, космические аппараты, энергоэффективные здания и электронные устройства, требующие улучшенного управления теплом.
В твердых телах тепло в основном передается за счет колебаний, передаваемых между атомами. Чем более организован путь колебаний, тем эффективнее перемещается тепло. Автор-корреспондент исследования, доцент Риччио-колледжа инженерии (Riccio College of Engineering) Массачусетского университета в Амхерсте Яньфэй Сюй (Yanfei Xu) и ее команда приступили к нарушению этих путей. Сюй сравнивает нормальную теплопередачу с очередью пожарных, эффективно передающих ведра, в то время как команда стремилась достичь противоположного эффекта — создать так называемый «медленный хаос» (slow chaos).
Для замедления теплопередачи исследователи использовали вибрационную инженерию, чтобы нарушить координацию между атомами. В предварительных испытаниях полимерной смеси, состоящей из полиуретана (polyurethane) и тетрагидроксидезоксибензоинтриазола (tetrahydroxy deoxybenzoin triazole), это нарушенное движение привело к снижению теплопроводности на 17%. Материал также продемонстрировал огнестойкие свойства.
Яньфэй Сюй отмечает, что, хотя снижение теплопроводности в ранних исследованиях было относительно ограниченным, эти открытия выявляют важный новый метод управления тепловым потоком в материалах. Она говорит, что за счет уменьшения плотности термически доступных колебательных мод, которые могут быть использованы для теплопередачи, теплопроводность подавляется, и материал сохраняет плотные, механически гибкие и огнестойкие свойства.
Ссылка: «Suppressing thermal transport in nonporous polymer hybrids by limiting thermally accessible vibrational modes», авторы: Henry Worden, Mihir Chandra, Yijie Zhou, Zarif Ahmad Razin Bhuiyan, Mouyang Cheng, Krishnamurthy Munusamy, Duc Nghiem, Weiguo Hu, Weibo Yan, Siyu Wu, Ruipeng Li, Zhang Jiang, Anna Chatterji, Shengjia Zhang, Ilia N. Ivanov, Jihua Chen, Jack C. Lasseter, Mengru Jin, Derin Abitagaoglu, Qing Tu, Todd Emrick, Jun Liu и Yanfei Xu, 18 мая 2026 года, Materials Horizons. DOI: 10.1039/D6MH00633G.
Исследование было поддержано Национальным научным фондом США (U.S. National Science Foundation), Федеральным управлением гражданской авиации США (Federal Aviation Administration) и Массачусетским университетом в Амхерсте.
