导热塑料可以导致更轻的电子产品，汽车

先进的塑料可以带来更轻、更便宜、更节能的产品组件，包括那些用于汽车、LED和计算机的部件，如果它们能更好地散热的话。

样品的热-导电聚合物的测试是在密西根州大学的Lurie Nanofabrication设施的厚度。图片来源：Joseph Xu，密歇根工程SMT贴片加工

一种新技术可以改变塑料的分子结构，帮助它摆脱热量，这是朝着这个方向发展的一个很有希望的步骤。

由密歇根大学的材料科学和机械工程研究小组开发的，并在一项发表在《科学进步》上的新研究中详述，该过程价格低廉，可扩展性强。

这个概念很可能适用于其他各种塑料。在初步测试中，它使聚合物的导热性不如玻璃，远不如金属或陶瓷，但散热效果是同一聚合物的六倍。

“塑料在许多地方是取代金属和陶瓷，但它们是热的不良导体，甚至没有人认为他们需要的热量被消耗的有效应用，”Jinsang Kim说，密西根大学材料科学与工程教授。”我们正在努力改变这一点，将热能工程应用到塑料领域，而这种方法以前从未做过。

这一过程与以前的方法有很大的区别，这些方法的重点是在塑料中添加金属或陶瓷填料。这项工作取得了有限的成功；必须添加大量的填料，这是昂贵的，可以以不希望的方式改变塑料的性能。相反，这项新技术使用了一种加工材料本身结构的过程。

塑料由长链的分子组成，紧密地缠绕在一起，就像一碗意大利面条一样缠结在一起。当热通过物质时，它必须沿着这些链条之间行进，这是一条艰难而迂回的旅程，阻碍了它的进展。

该团队还包括Kevin Pipe大学机械工程系副教授，机械工程研究生研究员陈力和材料科学与工程的研究生Apoorv Shanker用一个化学过程扩大和拉直的分子链。这给热能提供了一条更直接的途径。为了做到这一点，他们开始使用一种典型的聚合物或塑料。他们首先将聚合物溶解在水中，然后在溶液中加入电解质以提高其pH值，使之成为碱性。

聚合物链中的单个链称为单体，负电荷，使它们互相排斥。当他们分开，他们展开链紧紧缠绕。最后，水与聚合物溶液喷洒到使用普通的工业过程称为自旋铸板，并重建它变成固体塑料薄膜。

在密西根大学北校区的复杂聚合物的研究。图片来源：Joseph Xu，密歇根一伸直的分子链内的塑性使它更容易热穿越。该小组还发现，过程中有一个次要的好处它变硬的聚合物链，帮助他们包紧紧的贴在一起，使他们更热传导。

在密西根大学北校区的研究复杂聚合物。图片来源：Joseph Xu，密歇根工程

“聚合物分子进行热振动和刚性分子链可以震动更容易，”Shanker说。”把一根绷紧的吉他弦与松散的缠绕的绳子相比。吉他弦在弹拨时会振动，绳子不会。聚合物分子链的行为方式相似。

管道说，这项工作可能有重要的后果，因为大量的聚合物应用中的温度是重要的。

Pipe说：“研究者们长期以来一直在研究改变聚合物分子结构的方法，以设计它们的机械、光学或电子性质，但很少有研究研究分子设计方法来设计它们的热性质。”虽然材料中的热流往往是一个复杂的过程，即使聚合物导热系数的微小改善也会产生很大的技术影响。

该小组现在正在研究制造复合材料，将新技术与其他几种散热策略结合起来，进一步提高热导率。他们还致力于将这一概念应用于本研究以外的其他类型的聚合物。一个商业产品可能要用几年时间。

李说：“我们正在研究使用有机溶剂将这种技术应用于非水溶性聚合物。”但是我们相信使用电解质来热塑聚合物的概念是一个多用途的概念，它将应用于许多其他材料。

这项研究的题目是“静电工程非晶态聚合物中的高导热性”。