Puhas alkohol aitas teadlastel tõsta nanoribade soojusjuhtivust
Toimetas Kärt Rebane Soojusjuhtivust peetakse tavaliselt iga antud materjali kindlaks ja muutumatuks omaduseks. USA Vanderbilti Ülikooli teadlased tegid aga üllatava avastuse – soojusjuhtivust saab n-ö häälestada, kui töödelda nanoribasid isopropüül- või puhta alkoholiga. Avastus võib tulevikus aidata nutitelefone, arvutikiipe ja muud taolist elektroonikat edasi arendada.Tänapäeval kasutatakse paljusid transistoreid sõrmeküünesuurustes kiipides. Need kiibid tektavad nii palju kuumust, et üks põhitegureid, mida nende disainimisel arvestatakse, on see, kuidas hoida kiipe üle kuumenemast. "Liidesepindade vahelise soojusjuhtivuse parem mõistmine on praegu võtmetähtsusega, et mikroelektroonilisi seadmeid paremini hallata," ütles Deyu Li, kes on Vanderbilti Ülikooli mehaanikainseneriteaduste professor ja kõnealuse uurimistöö juht. Li ja tema kaasuurijad avastasid, et boorist nanoribade soojusjuhtivust saab tõsta kuni 45 protsenti, olenevalt protsessist, mida kahe nanoriba kokku kleepimisel kasutada. Kuigi uurimistöö tehti vaid boorist nanoribadega, on tulemused rakendatavad kõigile teistele õhukestele kilejatele materjalidele.Li seletas, et jõud, mis kaht nanoriba koos hoiab, on nõrk elektrostaatiline külgetõmbejõud, mida nimetatakse van der Waalsi jõuks. See on sama jõud, mis aitab näiteks gekodel mööda seinu kõndida."On levinud arusaam, et foononid, mis kannavad kuumust, on van der Waalsi liidesepindades hajutunud, mistõttu on ribade kimbu soojusjuhtivus sama, mis igal üksikul ribal. See, mida meie avastasime, on selle arusaamaga tugevas vastuolus. Me näitame, et foononid suudavad neid pindu nii ületada, et nad ei haju, mis omakorda parandab oluliselt soojusjuhtivust," sõnas Li.Üks tähelepanuväärsemaid aspekte Li avastuse puhul on see, et muutunud soojusjuhtivuse tase on taastatav. Kui uurijad niisutasid nanoribade paari isopropüülalkoholiga, surusid nad kokku ja lasid neil kuivada, siis oli soojusjuhtivus sama, mis üksikul nanoribal. Ent kui nad niisutasid ribasid puhta alkoholiga ja lasid neil kuivada, siis soojusjuhtivus tõusis. Seejärel niisutasid teadlased ribasid taas isopropüülalkolholiga ning soojusjuhtivus langes tagasi oma endisele tasemele."Materjali sellist põhiomadust nagu soojusjuhtivus on väga raske oma soovide järgi häälestada ning näidatud häälestatav soojusjuhtivus teeb selle uurimistöö iseäranis huvitavaks," ütles Greg Walker, kes on samuti Vanderbilti Ülikooli mehaanikainseneriteaduste professor.Lisaks kiipidele ja nutitelefonidele saab tulemusi kasutada ka nanoühendite disainimisel. Need on materjalid, mida tehakse nii, et peremeesmaterjali täiendatakse nanostruktuuriga lisanditega. Näiteks lisatakse polümeerile süsiniknanotorusid. Selliseid materjale arendatakse selleks, et kasutada neid muuhulgas painduvates elektroonikaseadmetes või õhu- ja kosmosesõidukite ehitamiseks.Vaata veel: New method for enhancing thermal conductivity could cool computer chips, lasers and other devices (Science Daily)
