Tradicionalni materijali obično doživljavaju povećanje udaljenosti između unutrašnjih čestica tokom istezanja, što produžava puteve za transport elektrona i toplote; kao rezultat, njihova električna i toplotna provodljivost imaju tendenciju smanjenja. Međutim, novi nanokompozit koji je razvio južnokorejski istraživački tim pokazuje suprotno ponašanje: nakon što se materijal rastegne, njegova električna provodljivost i toplinska provodljivost se povećavaju. Tim ga je dalje primijenio na upravljanje toplinom u sklopivim telefonima, nudeći potencijalno novo materijalno rješenje za rasipanje topline u fleksibilnim elektronskim uređajima.
Studiju su vodili profesori Seunghyun Baik i Joonmyung Choi sa Fakulteta za mašinstvo na Univerzitetu Sungkyunkwan, a rezultati su objavljeni uNapredni funkcionalni materijali.
Nanosmjerne praznine čine prijenos topline efikasnijim nakon istezanja
Istraživački tim je ravnomjerno dispergirao nanočestice srebra s veličinom čestica od samo 3,4 nm u rastezljivoj silikonskoj gumi i kontrolirao razmak između čestica na oko 4,1 nm. Kada se razmak između nanočestica smanji na ispod 10 nm, elektroni mogu prijeći energetsku barijeru između čestica kroz kvantno tuneliranje, omogućavajući transport elektrona. Ovo omogućava materijalu da održi relativno dobru električnu provodljivost čak i kada se deformiše.
Još značajnije, tim je otkrio da se u rastegnutom stanju prijenos topline unutar kompozita također promijenio na način drugačiji od onog u tradicionalnim materijalima. Kanali za prijenos topline{1}}na nanosmjerima formirani između čestica omogućavaju prijenos topline između punila na balistički- način poput transporta, smanjujući dodatno rasipanje tokom istezanja i na taj način povećavajući toplotnu provodljivost materijala.
Istezanje takođe može kontrolisati toplotnu provodljivost materijala
Tim je dalje prilagodio razmak između čestica srebra i hemijska svojstva silikonske gume, dajući kompozitu svojstvo termičkog prebacivanja, što znači da se prijenos topline može regulisati promjenom stanja rastezanja materijala. Računske simulacije su pokazale da nakon istezanja, polimerni lanci postaju orijentisani duž pravca deformacije, omogućavajući efikasniji transport toplote u tom pravcu.
Ovo svojstvo ima potencijalnu vrijednost primjene za fleksibilne elektronske uređaje kao što su sklopivi i rastezljivi uređaji. Pametni telefoni i elektronski uređaji kontinuirano stvaraju toplinu tokom rada, a za savitljive i sklopive uređaje, performanse tradicionalnih{1}}materijala za disipaciju topline mogu biti pogođene nakon što se uređaji deformišu. Ako se toplotna provodljivost može aktivno regulirati mehaničkom deformacijom, moguće je dodatno poboljšati sposobnost upravljanja toplinom fleksibilnih elektroničkih uređaja.