Теплозащитное покрытие из нескольких слоев атомарно тонких материалов, сложенных поочередно, обеспечивает такую же изоляцию, как лист стекла, который в 100 раз толще. Открытие позволит сделать электронные устройства более компактными и безопасными.
При работе электроники генерируется неслышимая форма высокочастотного звука, который мы ощущаем как тепло. Это происходит из-за столкновения заряженных частиц с атомами материалов, через которые они проходят.
Помимо раздражения, эта энергия может приводить к сбоям в работе устройств или даже к взрыву аккумулятора. Во избежание подобных проблем, инженеры обычно используют стекло, пластик или слои воздуха в качестве изоляции.
Размышляя о тепле как о форме звука, при разработке наноразмерного теплозащитного экрана исследователи из Стэнфордского университета позаимствовали некоторые физические принципы, применяемые в студиях звукозаписи и многослойных окнах .
Вместо толстой стеклянной массы команда использовала слой графена и три других листовых материала толщиной в 3 атома, чтобы создать четырехслойный изолятор всего в 10 атомов. Несмотря на свою тонкость, он эффективен, поскольку при прохождении через каждый последующий слой тепловые колебания атома ослабевают и теряют большую часть своей энергии.
Для того чтобы сделать наноразмерные теплозащитные экраны практичными, исследователям еще потребуется разработать специальную технику нанесения атомарных слоев материала на электронные компоненты в процессе их производства. Однако помимо изначального предназначения, ученые надеются однажды использовать тонкие изоляторы, чтобы контролировать вибрационную энергию внутри материалов так же, как электричество и свет.
Ранее мы также сообщали об изобретении тонких полимерных пленок, которые проводят тепло лучше многих металлов, что можно использовать для его рассеивания и отвода.
текст: Илья Бауэр, фото: Stanford University