یک تیم تحقیقات بینالمللی موفق شده است تا با استفاده از پوشش حاوی گرافن، هدایت گرمایی پلاستیک پلیاتیلنترافتالات (PET) را ۶۰۰ برابر افزایش دهد. با این کار دایره کاربرد مواد پلاستیکی در حوزههایی نظیر تراشهسازی و سیستمهای روشنایی افزایش مییابد.
افزایش هدایت گرمایی پلیاتیلنترافتالات (PET) با گرافن
پلیاتیلنترافتالات پلاستیک مشهوری است که در بطریهای آب و نوشابه مورد استفاده قرار میگیرد. این ماده سبک و مستحکم، قابل بازیافت است و میتوان با قالبریزی آن را به هر شکلی در آورد. از الیاف این پلاستیک برای ساخت نخ استفاده میشود. از آنجایی که هدایت گرمایی این الیاف بسیار کم است، لباسهای بافته شده از آن بسیار گرم است.
هدایت گرمایی گرافن در حدود ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ W/mK است در حالی که این رقم در پلیاتیلنترافتالات در حد ۰٫۲ W/mK است. زمانی که گرافن روی زیرلایهای قرار میگیرد هدایت گرمایی آن کم میشود، دلیل این امر آن است که شبکه نوسانی حمل کننده گرما به دلیل وجود برهمکنش با زیرلایه دچار اختلال میشود. با این حال هنوز هدایت گرمایی گرافن نسبت به بسیاری از مواد بالاست.
محققان دانشگاه منچستر با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه کالیفرنیا موفق به ساخت پوشش گرافنی با ضخامت چند میکرون شدند که میتوان آن را روی زیرلایه پلیاتیلنترافتالات قرار داد. نتایج پژوهشهای محققان نشان داد که این کار موجب افزایش قابل توجه هدایت گرمایی پلیاتیلنترافتالات میشود.
این گروه تحقیقاتی با استفاده از روش رامان گرمانوری غیرتماسی، هدایت گرمایی این کامپوزیت را اندازهگیری کردند. از طیفسنجی رامان به عنوان دماسنج برای اندازهگیری تغییرات دمایی در نمونه استفاده شد. در این پژوهش لیزر برای گرم کردن نمونه مورد استفاده قرار گرفت.
بالاندین از محققان این پروژه میگوید: «نتایج یافتههای ما نشان داد که هدایت گرمایی کامپوزیت ۶۰۰ برابر افزایش یافته است، این هدایت گرمایی با هدایت گرمایی فلزاتی نظیر آهن و سرب برابر است. هدایت گرمایی پلیاتیلنترافتالات در دمای اتاق بسیار پایین است. این موضوع باعث شده است تا دامنه کاربرد این پلاستیک محدود شود. ما نشان دادیم که با ایجاد یک پوشش گرافنی میتوان این مشکل را رفع کرد.”
نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.
