Polímero inovador do MIT promete telefones e laptops mais seguros, evitando superaquecimento

• Os engenheiros do MIT desenvolveram um polímero chamado politiofeno que conduz calor com eficiência. 
• É flexível, leve e 10 vezes mais condutor do que os polímeros convencionais.
• Ele pode ser revestido diretamente em pastilhas de silício e vários instrumentos eletrônicos. 

Você já sabe que os plásticos são isolantes perfeitos – eles podem reter o calor com eficácia. Essa propriedade é extremamente útil em inúmeras coisas, como capas para xícaras de café, mas quando se trata de dispositivos eletrônicos, como caixas plásticas de telefones e laptops, elas retêm o calor e tornam o dispositivo ainda mais quente.

Agora, os engenheiros do MIT desenvolveram uma técnica que transforma o isolante plástico em um condutor de calor, o que significa que, em vez de isolar o calor, o novo material o dissipa. O novo polímero é flexível, leve e 10 vezes mais condutor que os polímeros convencionais.

O novo material facilitará o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos como células solares, biossensores vestíveis e displays flexíveis. Ao contrário dos polímeros convencionais, que são isolantes térmica e eletricamente, ele conduz termicamente e elimina o calor de forma eficiente.

Os engenheiros do MIT acreditam que este material também poderia ser usado em aplicações complexas de gerenciamento térmico, incluindo eletrônica orgânica, optoeletrônica e alternativas de auto-resfriamento.

Como é feito?

Polímero Convencional

Um polímero é uma molécula grande composta por várias subunidades repetidas (monômeros ligados de ponta a ponta). Até agora, o desenvolvimento de polímeros tem sido limitado por uma forte interação intermolecular (transferência de fótons entre cadeias poliméricas) ou por uma forte interação intramolecular (transferência de fótons ao longo de cadeias poliméricas).

Agora os engenheiros tentaram alcançar ambas as interações simultaneamente. Eles criaram uma técnica que permite a transferência de calor entre e ao longo das cadeias de polímero. Eles desenvolveram um polímero conjugado, chamado politiofeno ou poli(3-hexiltiofeno), que possui alta condutividade térmica.

É feito através de deposição de vapor químico oxidativo de baixo para cima, enquanto utiliza forte interação não covalente de empilhamento pp entre cadeias poliméricas e forte ligação covalente C =C ao longo da cadeia estendida.

A reação formou cadeias rígidas de polímero, em vez de fios torcidos nos polímeros tradicionais. Eles criaram protótipos em grande escala, cada um medindo 2cm2.

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

Testes e Resultados

Crédito:Chelsea Turner/MIT

Para testar a condutividade térmica dos protótipos, os engenheiros usaram uma técnica conhecida como refletância térmica no domínio do tempo. Nesta técnica, o material é exposto a um feixe de laser para aquecer sua superfície. Em seguida, eles analisam a queda de temperatura medindo a refletância do material à medida que o calor se estende a outras partes do material.

A queda de temperatura mostra a rapidez com que o calor se propaga para outras partes, o que permite ainda que os engenheiros calculem a condutividade térmica do material.

Eles descobriram que os protótipos eram uniformes e conduziam calor a uma taxa de 2 Watts por metro por Kelvin, o que é 10 vezes maior que a dos polímeros tradicionais. Como o polímero é quase isotrópico, ele conduz calor em todas as direções na mesma proporção, aumentando a capacidade de dissipação de calor do material.

O processo de deposição química de vapor oxidativo e a natureza não destrutiva do material permitem a formação de filmes finos termicamente condutores de alta qualidade em diversos substratos, mostrando sua versatilidade e inúmeras aplicabilidades.

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O material pode ser revestido diretamente em pastilhas de silício e vários instrumentos eletrônicos. Os engenheiros planejam continuar trabalhando neste projeto e torná-lo compatível com outros produtos, como filmes para placas de circuito impresso e invólucros para baterias.