Найден неорганический материал с самой низкой теплопроводностью
Материалы с низкой теплопроводностью могут помочь снизить потери энергии при работе различных устройств. Физики создали вещество, которое бьет все существующие рекорды по этому показателю
Авторы спроектировали и синтезировали новый материал таким образом, что он объединил две различных решетки атомов, каждая из которых, как было обнаружено, замедляла скорость распространения тепла через структуру материала. Ученые определили механизмы, ответственные за снижение теплопереноса в каждой из этих двух решеток, измеряя и моделируя теплопроводности в них.
Объединить эти механизмы в одном материале сложно, потому что для этого исследователям нужно точно контролировать расположение атомов внутри него. Физики ожидали в результате совмещения двух кристаллических систем получить среднее значение физических свойств этих двух компонентов. Но в итоге, используя компьютерное моделирование, ученые смогли сделать так, что кристаллические решетки двух систем создали синергию и смогли замедлить распространение тепла в материале до рекордных значений.
Этот новый материал, имеющий два комбинированных расположения, имеет гораздо более низкую теплопроводность, чем каждое из исходных соединений. Этот неожиданный эффект обусловлен тем, что свойства всей структуры превосходят свойства двух отдельных частей. Если принять теплопроводность стали за 1, то у титана она будет равна 0,1, воды и строительнго кирпича — 0,01, у нового материала — 0,001, а у воздуха — 0,0005.
Примерно 70% всей энергии, вырабатываемой в мире, тратится впустую в виде тепла. Материалы с низкой теплопроводностью необходимы для решения этой проблемы и увеличения коэффициента эффективности использования энергии. Авторы предполагают, что их открытие поможет разработать новые более эффективные термоэлектрические материалы, способные преобразовывать тепло в электричество.
Статья ученых опубликована в журнале Science.