Пластмассы состоят из длинных цепочек молекул, которые плотно и беспорядочно перепутаны подобно спагетти. Тепло в таком материале распространяется очень плохо, так как должно переноситься вдоль и между этих цепочек. Поэтому пластик в наши дни заменяет металл и керамику во многих приложениях, но только не в тех, где требуется эффективное рассеяние тепла.

Повышение теплопроводности пластических материалов значительно расширило бы спектр их приложений, позволило бы уменьшить массу многих электронных устройств и автомобилей.

Команда Мичиганского университета (U-M) во главе с профессором Кевином Пайпом (Kevin Pipe) использовала химический процесс для распрямления молекулярных цепочек типичного полимера. Для этого в водный раствор полимера ученые добавили электролиты и повысили уровень pH, сделав среду щелочной. Индивидуальные звенья молекулярной цепочки — мономеры — получили отрицательный заряд, что заставило их отталкиваться друг от друга, разворачивая цепочку полимера. Это обеспечило теплу более короткий путь через материал, а также позволило упаковать молекулы плотнее, что также улучшило итоговую теплопроводность.

В предварительных испытаниях модифицированные таким образом полимеры продемонстрировали теплопроводность на уровне стекла. Это меньше, чем у металлов или керамики, но в шесть раз выше, чем у тех же полимеров без описанной в журнале Science Advances обработки электролитами.

По мнению авторов, ещё более улучшить теплопроводность позволят композиты, в которых новые полимеры комбинируются с другими стратегиями рассеяния тепла.