Inventé un matériau transparent qui conduit et isole la chaleur en même temps

Des chercheurs de l'université de Bayreuth et de l'Institut Max Planck de recherche sur les polymères ont combiné les propriétés d'isolation thermique de matériaux comme le polystyrène avec les propriétés de conduction thermique des métaux

Le contrôle de la chaleur est une propriété très utile des matériaux pour de nombreux usages. La capacité d'isoler ou de conduire est essentielle pour isoler nos maisons, optimiser les refroidisseurs ou dissiper la chaleur des ordinateurs. Souvent, le matériau idéal devrait à la fois isoler (vers l'extérieur) et conduire pour dissiper la chaleur qu'il accumule. Un nouveau matériau montre que la solution pourrait être toute proche. La recherche a été menée par des scientifiques de l'université de Bayreuth, dirigés par le Pr Josef Breu et le Pr Markus Retsch, et de l'Institut Max Planck de recherche sur les polymères, dirigé par le Pr Greorg Fytas.

Le matériau est constitué de feuillets de verre épais de quelques nanomètres, entre lesquels se trouvent des chaînes de polymères, formant ainsi une structure de couches alternées. Le résultat final est une feuille totalement transparente qui fonctionne de manière semblable à une fenêtre à double vitrage. La différence est qu'au lieu de deux couches, on peut ici en avoir des centaines, ce qui donne des propriétés uniques. La structure en couches fait que la chaleur ne se transmet pas perpendiculairement à la feuille. Le polymère à l'intérieur, en revanche, transmet la chaleur dans la couche, ce qui confère des propriétés de conduction thermique dans la direction parallèle à la feuille.

Représentation schématique du nouveau matériau. Crédits : twitter.

Les tests effectués, rapportés dans un article publié dans Angewandte Chemie, démontrent le fort potentiel du matériau. La conductivité thermique le long des couches est 40 fois supérieure à celle de la direction perpendiculaire. En outre, la conductivité est comparable à celle des plaques thermiques utilisées dans les dissipateurs de chaleur des processeurs de PC. Les chercheurs pensent que le matériau peut aussi les aider à étudier les phénomènes de propagation du son, qui se comporte de façon similaire à la chaleur lorsqu'il est transmis à travers un matériau.

Le nouveau matériau pourrait trouver rapidement un usage dans la technologie LED haute performance, où il faut équilibrer simultanément isolation et dissipation de la chaleur. Ce n'est cependant qu'un début, car l'équipe prévoit déjà de faire varier la structure de la feuille pour comprendre pleinement la corrélation structure-propriétés et obtenir de nouveaux matériaux toujours plus performants.

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