El innovador polímero del MIT promete teléfonos y computadoras portátiles más seguros al prevenir el sobrecalentamiento

• Los ingenieros del MIT han desarrollado un polímero llamado politiofeno que conduce el calor de manera eficiente. 
• Es flexible, ligero y 10 veces más conductor que los polímeros convencionales.
• Se puede aplicar directamente sobre obleas de silicio y diversos instrumentos electrónicos. 

Ya sabes que los plásticos son aislantes perfectos:pueden atrapar el calor de forma eficaz. Esta propiedad es extremadamente útil en numerosas cosas, como la funda de una taza de café, pero cuando se trata de dispositivos electrónicos, como carcasas de plástico para teléfonos y computadoras portátiles, atrapan el calor y calientan aún más el dispositivo.

Ahora los ingenieros del MIT han desarrollado una técnica que convierte el aislante de plástico en un conductor de calor, lo que significa que en lugar de aislar el calor, el nuevo material lo disipa. El nuevo polímero es flexible, liviano y 10 veces más conductor que los polímeros convencionales.

El nuevo material facilitará el desarrollo de dispositivos electrónicos como células solares, biosensores portátiles y pantallas flexibles. A diferencia de los polímeros convencionales, que son aislantes térmico y eléctrico, conduce térmicamente y elimina el calor de manera eficiente.

Los ingenieros del MIT creen que este material también podría usarse en aplicaciones complejas de gestión térmica, incluida la electrónica orgánica, la optoelectrónica y las alternativas de autoenfriamiento.

¿Cómo se hace?

Polímero convencional

Un polímero es una molécula grande compuesta por varias subunidades repetidas (monómeros unidos de extremo a extremo). Hasta ahora, el desarrollo de polímeros se ha visto limitado por una fuerte interacción intermolecular (transferencia de fotones entre cadenas de polímeros) o una fuerte interacción intramolecular (transferencia de fotones a lo largo de cadenas de polímeros).

Ahora los ingenieros han intentado lograr ambas interacciones simultáneamente. Se les ocurrió una técnica que permite la transferencia de calor entre y a lo largo de las cadenas de polímeros. Desarrollaron un polímero conjugado, llamado politiofeno o poli(3-hexiltiofeno), que tiene una alta conductividad térmica.

Se elabora mediante deposición química oxidativa de vapor de abajo hacia arriba, mientras se utiliza una fuerte interacción no covalente de apilamiento de pp entre las cadenas de polímeros y un fuerte enlace covalente C=C a lo largo de la cadena extendida.

La reacción formó cadenas rígidas de polímero, en lugar de hebras retorcidas en los polímeros tradicionales. Crearon prototipos a gran escala, cada uno de 2 cm2.

Referencia:Avances Científicos | doi:10.1126/sciadv.aar3031 | MIT

Pruebas y resultados

Crédito:Chelsea Turner / MIT

Para probar la conductividad térmica de los prototipos, los ingenieros utilizaron una técnica conocida como reflectancia térmica en el dominio del tiempo. En esta técnica, el material se expone a un rayo láser para calentar su superficie. Luego analizan la caída de temperatura midiendo la reflectancia del material a medida que el calor se extiende a otras partes del material.

La caída de temperatura muestra qué tan rápido se propaga el calor a otras partes, lo que permite a los ingenieros calcular la conductividad térmica del material.

Descubrieron que los prototipos eran uniformes y conducían el calor a razón de 2 vatios por metro por Kelvin, diez veces más que los polímeros tradicionales. Dado que el polímero es casi isotrópico, conduce el calor en todas direcciones a la misma velocidad, lo que aumenta la capacidad de disipación de calor del material.

El proceso de deposición química de vapor oxidativo y la naturaleza no destructiva del material permiten la formación de películas delgadas térmicamente conductoras de alta calidad en numerosos sustratos, lo que muestra su versatilidad e innumerables aplicabilidad.

Leer:Los materiales transparentes pueden absorber la luz | Un efecto óptico inusual

El material se puede recubrir directamente sobre obleas de silicio y diversos instrumentos electrónicos. Los ingenieros planean seguir trabajando en este proyecto y hacerlo compatible con otros productos como películas para placas de circuito impreso y carcasas para baterías.