聚苯乙烯示意
隔熱和熱傳導(dǎo)在我們的日常生活中起著至關(guān)重要的作用——從計算機處理器到房屋都涉及到保溫傳熱。在計算機處理器中，盡可能快地散熱是非常重要的，而在節(jié)能房屋中，良好的隔熱對于降低能源成本至關(guān)重要。通常非常輕。多孔材料例如聚苯乙烯用于絕緣，而重的材料例如金屬用于散熱?，F(xiàn)在有一種新開發(fā)的材料，由麻省理工學(xué)院的科學(xué)家和拜羅伊特大學(xué)共同開發(fā)和表征，現(xiàn)在可以結(jié)合這兩種特性。
這種材料由交替的薄片狀玻璃板層組成，在這些層之間插入了單獨的聚合物鏈。拜羅伊特大學(xué)的馬庫斯·雷奇教授說:“原則上，我們用這種方法生產(chǎn)的材料符合雙層玻璃的原理?！薄斑@只能說明，我們不僅有兩層，還有數(shù)百層。”
好的熱絕緣材料垂直于觀察面。從微觀角度來說，熱是物質(zhì)中單個分子的運動或振動，并傳遞給鄰近的分子。通過在彼此之上建立許多層，這種傳遞被減少了:每個新的邊界層阻擋了部分熱傳遞。相比之下，一層中的熱量可以很好地傳導(dǎo)——沒有界面會阻擋熱流?？偟膩碚f，一層內(nèi)的熱傳遞比垂直于它的熱傳遞高40倍。
為了使這種材料既能有效地工作，又能保持透明，這些層必須以非常高的精度生產(chǎn)——任何不均勻性都會干擾透明度，就像有機玻璃上的劃痕一樣。每層只有百萬分之一毫米高——即一納米。為了研究層序列的均勻性，拜羅伊特大學(xué)無機化學(xué)教授約瑟夫·布魯對這種材料進行了表征。
Breu說:“我們使用x光來照亮材料?！薄巴ㄟ^疊加這些被各個層反射的光線，我們能夠證明這些層可以非常精確地產(chǎn)生。”
漢斯-于爾根·巴特教授部門的成員費塔斯教授能夠回答為什么這種層狀結(jié)構(gòu)沿著或垂直于單個玻璃板具有如此不同的性質(zhì)的問題。利用一種特殊的基于激光的測量，他的團隊能夠表征聲波的傳播，這就像熱量也與材料分子的運動有關(guān)。
在他們進一步的工作中，研究人員希望更好地了解玻璃板的結(jié)構(gòu)和聚合物的組成如何影響聲音和熱量的傳播。研究人員看到了在高性能發(fā)光二極管領(lǐng)域的一個可能的應(yīng)用，其中玻璃聚合物層一方面用作透明封裝，另一方面可以傳到垂直方向的熱量。
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