复合达到几乎不可能,它的导电,而热绝缘

新的碳化陶瓷复合材料由研究人员在德国保有高导电性极好的热绝缘体——属性通常几乎不可能实现。研究人员希望的材料,容易生产和耐机械和热应力,可能会发现重要的可持续性应用,随着电气化的能源越来越需要高功率电子元件的热绝缘。此外,他们的基本见解管理热流可以激发新的,更好的材料。

在金属和石墨,Wiedemann-Franz法律规定,导热系数通常与电导率成正比。这是因为电子流经材料携带能量和存款的晶格散射时原子核。这种弹道传导不能抑制,通常决定了可实现的导热系数最低。材料的电导率下降,然而,它变得越来越难以产生材料接近这个极限。其他形式的传热,主要使量子化的振动称为声子的直接传播,迅速成为传热的主要手段,在大多数非金属,呈现电子传热有效无关紧要。

肖建廖德国拜罗伊特大学和同事产生材料电阻率较低,因此强烈抑制声子传播。他们开始通过电纺的变量数量的聚丙烯腈共聚物的前兆,oligosilazane之前加热产生的结构250°C生产稳定,在空气中氧化,electrically-insulating聚合物泡沫状结构。最后,他们再次在氮加热到1000°C。结构进行了相分离,形成聚丙烯腈碳纤维矩阵和oligosilazane形成陶瓷纳米粒子嵌入。的碳形成导电网络,而形成的岛结构陶瓷部分引入声子散射,降低热导率,”廖解释道。因此,很大一部分的热量传导来自电子流。

材料保留高导电性的同时达到隔热性能与最先进的聚合物泡沫。此外,他们仍然耐热1000°C和维护他们的结构经过5000次的折叠和展开。用于生产的技术都是容易industrialisable,研究人员说,所以材料可以解决目前的瓶颈的航空等行业的竞争。他们也在智能纺织品感兴趣的应用程序——廖解释说,最初源于小说纱线的研究工作。

材料科学家Yanfei徐美国马萨诸塞大学阿默斯特说,混合材料的热量和电荷传输机制仍不完全清楚每个人,这篇文章给了我们很大的鼓舞人心的结果…[研究]讨论不同运营商和如何分离热散射的基本组成部分。她说这可以帮助其他研究小组设计的新的、更好的材料。从应用方面,如果我们可以用同样的性能使它在大规模我认为这将是非常可取的。”