Fleksibel isolator giver høj styrke og overlegen termisk ledning

En nanokomposit opfundet på Rice University's Brown School of Engineering lover at være et overlegen højtemperatur dielektrisk materiale til fleksibel elektronik, energilagring og elektriske apparater.

Nanokompositten kombinerer endimensionelle polymer-nanofibre og todimensionale bornitrid-nanosheets. Nanofibrene forstærker det selvsamlende materiale, mens de "hvide grafen" nanosheets giver et termisk ledende netværk, der gør det muligt at modstå varmen, der nedbryder almindelige dielektrikere, de polariserede isolatorer i batterier og andre enheder, der adskiller positive og negative elektroder.

Opdagelsen af ​​laboratoriet af rismaterialeforsker Pulickel Ajayan er detaljeret i avancerede funktionelle materialer.

Forskningsforsker M.M. Rahman og postdoktorforsker Anand Puthirath fra Ajayan-laboratoriet førte undersøgelsen til at imødekomme udfordringen fra næste generations elektronik:Dielektri skal være tynd, hårdt, fleksibel og i stand til at modstå barske miljøer.

"Keramik er et meget godt dielektrikum, men det er mekanisk sprødt, "Rahman sagde om det fælles materiale." På den anden side, polymer er et godt dielektrikum med gode mekaniske egenskaber, men dens termiske tolerance er meget lav. "

Bornitrid er en elektrisk isolator, men spreder gerne varme, han sagde. "Da vi kombinerede polymer nanofiber med bornitrid, vi har et materiale, der er mekanisk usædvanligt, og termisk og kemisk meget stabil, "Sagde Rahman.

Det 12 til 15 mikron tykke materiale fungerer som en effektiv køleribbe op til 250 grader Celsius (482 grader Fahrenheit), ifølge forskerne. Test viste, at kombinationen af ​​polymer-nanofibre-bornitrid dispergeret varme var fire gange bedre end polymeren alene.

I sin enkleste form, et enkelt lag af polyaramid nanofibre binder via van der Waals kræfter til et drys af bornitridflager, 10 vægtprocent af det endelige produkt. Flagerne er lige tætte nok til at danne et varmeafledende netværk, der stadig gør det muligt for kompositten at beholde sin fleksibilitet, og endda foldbarhed, samtidig med at den bevarer sin robusthed. Lagdeling af polyaramid og bornitrid kan gøre materialet tykkere og samtidig bevare fleksibiliteten, ifølge forskerne.

"1D polyaramid nanofiber har mange interessante egenskaber undtagen varmeledningsevne, "Rahman sagde." Og bornitrid er et meget interessant 2-D-materiale lige nu. De har begge forskellige uafhængige egenskaber, men når de er sammen, de gør noget meget unikt. "

Rahman sagde, at materialet er skalerbart og skal være let at indarbejde i fremstillingen.