Polímero Revolucionario del MIT Promete Móviles y Portátiles Más Seguros al Prevenir Sobrecalentamiento

• Ingenieros del MIT han desarrollado un polímero llamado politiofeno que conduce el calor eficientemente.
• Es flexible, ligero y 10 veces más conductor que polímeros convencionales.
• Puede recubrirse directamente sobre obleas de silicio e varios instrumentos electrónicos.

Ya sabes que los plásticos son aislantes perfectos – pueden atrapar calor efectivamente. Esta propiedad es extremadamente útil en numerosas cosas como una funda para taza de café, pero cuando se trata de dispositivos electrónicos, como carcasas de plástico para móviles y portátiles, atrapan el calor y hacen el dispositivo aún más caliente.

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

El nuevo material hará más fácil desarrollar dispositivos electrónicos como celdas solares, biosensores wearables y pantallas flexibles. A diferencia de polímeros convencionales, que son térmicamente y eléctricamente aislantes, conduce térmicamente y elimina calor eficientemente.

Ingenieros del MIT creen que este material también podría usarse en aplicaciones complejas de gestión térmica, incluyendo electrónica orgánica, optoelectrónica y alternativas de auto-enfriamiento.

¿Cómo Se Hace?

Polímero Convencional

Un polímero es una molécula grande compuesta de varias subunidades repetidas (monómeros unidos extremo a extremo). Hasta ahora, desarrollar polímeros ha estado limitado ya sea por fuerte interacción intermolecular (transferencia de fotón entre cadenas de polímero) o fuerte interacción intramolecular (transferencia de fotón a lo largo de cadenas de polímero).

Ahora los ingenieros han intentado lograr ambas interacciones simultáneamente. Idearon una técnica que permite que el calor se transfiera entre- así como a lo largo-de las cadenas de polímero. Desarrollaron un polímero conjugado, llamado politiofeno o poli(3-hexiltiofeno), que tiene alta conductividad térmica.

Se fabrica mediante deposición química de vapor oxidativa bottom-up, mientras se utiliza fuerte interacción no covalente de apilamiento p-p entre cadenas de polímero y fuerte enlace covalente C=C a lo largo de la cadena extendida.

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

Referencia: ScienceAdvances | doi:10.1126/sciadv.aar3031 | MIT

Pruebas y Resultados

Crédito: Chelsea Turner / MIT

Para probar la conductividad térmica de los prototipos, los ingenieros usaron una técnica conocida como reflectancia térmica de dominio temporal. En esta técnica, el material se expone a un haz 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 porciones, lo que permite a los ingenieros calcular la conductividad térmica del material.

Encontraron que los prototipos eran uniformes y conducían calor a una tasa de 2 Watts por metro por Kelvin, que es 10 veces mayor que la de polímeros tradicionales. Dado que el polímero es casi isotrópico, conduce calor en todas las direcciones a la misma tasa, aumentando la capacidad de disipación de calor del material.

El proceso de deposición química de vapor oxidativa y la naturaleza no destructiva del material permite la formación de películas delgadas térmicamente conductoras de alta calidad en numerosos sustratos, mostrando su versatilidad e innumerables aplicaciones.

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El material puede recubrirse directamente sobre obleas de silicio e varios instrumentos electrónicos. Los ingenieros planean seguir trabajando en este proyecto y hacerlo compatible con otros productos como películas para circuitos impresos y carcasas para baterías.