Différents types de matériaux peuvent jouer différents rôles lorsqu’il s’agit de contrôler la chaleur. Si nous voulons garder notre maison au chaud en plein hiver, des couches isolantes dans nos murs peuvent aider à l’enfermer.
Si nous voulons garder les choses au frais, des matériaux thermoconducteurs comme ceux utilisés dans les processeurs d’ordinateur peuvent nous aider à les emporter. Mais un matériau peut-il avoir le double avantage ? Une nouvelle avancée suggère que c’est possible, grâce à une équipe de scientifiques qui pensent que la chaleur ne doit pas être à sens unique.
Les recherches ont été menées par des scientifiques de l’Université de Bayreuth et de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères, qui ont cherché à combiner les propriétés d’isolation thermique de matériaux comme le polystyrène, avec les propriétés de conduction thermique des métaux lourds souvent utilisés pour dissiper la chaleur.
Leur découverte se résume à une façon de manipuler la façon dont la chaleur se déplace, c’est-à-dire par l’oscillation de molécules individuelles qui transmettent leur mouvement aux molécules voisines.
L’équipe s’est attaquée à ce problème en créant un matériau composé de plaques de verre d’une épaisseur de l’ordre du nanomètre, entrecoupées de chaînes de polymères pour former un empilement ultra-mince qui se trouve être également transparent. Les nombreuses couches de ce matériau fonctionnent de la même manière qu’une fenêtre à double vitrage, mais elles se multiplient pour lui conférer des propriétés vraiment uniques.
« En principe, notre matériau ainsi produit correspond au principe du double vitrage », déclare Markus Retsch, professeur à l’université de Bayreuth. « Cela montre seulement la différence que nous n’avons pas seulement deux couches, mais des centaines ».
Avec autant de couches composant le matériau, les scientifiques ont pu réduire considérablement le transfert de chaleur se déplaçant dans la direction perpendiculaire. En attendant, il n’y a pas d’interface dans chaque couche qui bloque la chaleur, de sorte qu’elle est conduite dans une direction parallèle le long des couches individuelles de manière très efficace.
Après avoir testé le matériau, les scientifiques indiquent que la conductivité thermique le long de chaque couche est comparable à la performance d’une pâte thermique utilisée pour appliquer des dissipateurs de chaleur aux processeurs d’ordinateur, et environ 40 fois plus élevée que la direction perpendiculaire. Par ailleurs, les propriétés d’isolation thermique se sont également avérées très élevées, dépassant d’un facteur six les performances des plastiques actuellement utilisés dans le commerce.
Les scientifiques affirment que ce matériau unique pourrait également offrir des enseignements en matière de propagation du son, qui se comporte de la même manière que la chaleur lorsqu’elle se déplace à travers un matériau.
« Ce matériau structuré mais transparent est excellent pour comprendre comment le son se propage dans différentes directions », déclare le professeur Georg Fytas, co-auteur du livre.
À partir de là, les chercheurs s’efforceront de mieux comprendre ces processus en modifiant la conception du matériau. Quant à son utilisation, l’équipe imagine qu’elle pourrait jouer un rôle dans le domaine des LED haute performance, où il est nécessaire de trouver un équilibre entre l’isolation thermique et la dissipation de la chaleur en même temps.
Read more at : https://www.infohightech.com/un-materiau-transparent-qui-conduit-et-isole-la-chaleur-en-meme-temps/