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Größere Wärmeleitfähigkeit durch molekulare Koppelung

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Verglichen mit metallischen Materialien, hat Plastik sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit. In bestimmter Anwendung z.B. schäumt isolieren, ist dieses vorteilhaft

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In den elektronischen Anwendungen jedoch kann die niedrige Wärmeleitfähigkeit die lokale Überhitzung ergeben.

Da Polymer-Plastiken normalerweise keine freigängigen Elektronen haben, wird thermische Energie im Plastik hauptsächlich durch elastische Wellen im Körper übertragen (so genannte Phonone). Starke Bindungen zwischen den einzelnen Molekülen sind erforderlich, damit Hitze durch thermische Wellen geleitet werden kann. In den formlosen Thermoplastikeen jedoch werden die Plastikketten mit gegenseitig nur lose verbunden. Aus diesem Grund können die Erschütterungen nicht von einem Molekül dem folgenden Molekül übermittelt werden.

Die Forscher die Universität von Michigan haben jetzt mit molekularen Strukturen der Koppelung der polyacrylen Säure miteinander mittels der kurzen Plastikketten gefolgt. Die Koppelung basiert auf Wasserstoffbindungen? diese sind mehrmals stärker als die Kräfte, die normalerweise zwischen Plastikketten fungieren.

Im Verlauf der Experimente wurde es gemerkt, dass die Wärmeleitfähigkeit erheblich angehoben wird, wenn polymerisiertes acryloyl Piperidin (BREI) der polyacrylen Säure hinzugefügt wird. Der Zusatz ergibt anscheinend zahlreiche thermische Übertragungswege im Material und Hitzetransport erhöht auf 10mal den Anfangswert. Die Resultate der Maße schlagen zusätzliche Grundregeln vor, die verwendet werden können, um die Wärmeleitfähigkeit in den formlosen Polymer-Plastiken zu beeinflussen.

Bis jetzt haben Versuche, die Wärmeleitfähigkeit der Polymer-Plastiken zu verbessern auf leitenden Füllern basiert. Diese Annäherung jedoch hat auch Beeinträchtigungen: die Zusätze können Materialeigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit, das helle Getriebe und die Reflexion an der Oberfläche ändern. Nach Ansicht der Forscher weist dieses neuentwickelte Material nicht diese Beeinträchtigungen auf.